W przypadku Goldilocks owsianka musiała być niezbyt gorąca i niezbyt zimna… potrzebna była tylko odpowiednia temperatura.
Aby planeta podobna do Ziemi była schronieniem życia lub życia wielokomórkowego, z pewnością temperatura jest ważna, ale co jeszcze jest ważne? A co sprawia, że temperatura egzo-Ziemi jest „w sam raz”?
W niektórych ostatnich badaniach stwierdzono, że udzielenie odpowiedzi na te pytania może być zaskakująco trudne, a niektóre odpowiedzi są zaskakująco ciekawe.
Rozważ pochylenie osi egzo-Ziemi, jej nachylenie.
W hipotezie „Rzadka Ziemia” jest to kryterium Złotowłosa; chyba że przechylenie jest utrzymywane stabilnie (przez księżyc taki jak nasz Księżyc) i pod „dokładnie właściwym” kątem, klimaty będą się huśtać zbyt dziko, aby mogło powstać życie wielokomórkowe: zbyt wiele ziem śnieżnych (cała glob pokryty śniegiem i lodem z zwiększony efekt albedo) lub zbyt duże ryzyko niekontrolowanej szklarni.
„Stwierdzamy, że planety z małymi frakcjami oceanicznymi lub kontynentami polarnymi mogą doświadczać bardzo poważnych sezonowych zmian klimatu”, pisze David Spiegel z Columbia University *, podsumowując wyniki obszernej serii modeli badających skutki ukośności, pokrycia lądu / oceanu oraz rotacja na planetach podobnych do Ziemi, „ale że planety te mogą również utrzymywać warunki sezonowe i regionalne, nadające się do zamieszkania w większym zakresie promieni orbitalnych niż więcej planet podobnych do Ziemi”. A prawdziwa niespodzianka? „Nasze wyniki wskazują, że modelowane klimaty są nieco mniej podatne na dynamiczne przejścia kuli śnieżnej przy dużym nachyleniu.” Innymi słowy, egzo-Ziemia przechylona prawie dokładnie nad ziemią (podobnie jak Uran) może być mniej narażona na zdarzenia związane z kulą śnieżną niż nasza, Złotowłosa, Ziemia!
Rozważ promieniowanie ultrafioletowe.
„Promieniowanie ultrafioletowe to obosieczny miecz do życia. Jeśli będzie zbyt silny, ziemskie systemy biologiczne ulegną uszkodzeniu. A jeśli jest zbyt słaby, synteza wielu związków biochemicznych nie może przebiegać dalej ”, mówi Jianpo Guo z chińskiego obserwatorium Yunnan **„ W przypadku gwiazd żywicielskich o temperaturach efektywnych poniżej 4600 K strefy nadające się do ultrafioletu są bliższe niż strefy nadające się do zamieszkania . W przypadku gwiazd żywicielskich o temperaturach skutecznych wyższych niż 7,137 K strefy nadające się do promieniowania ultrafioletowego znajdują się dalej niż strefy nadające się do zamieszkania. ” Ten wynik nie zmienia tego, co już wiedzieliśmy o strefach zamieszkiwania wokół głównych gwiazd sekwencji, ale skutecznie wyklucza możliwość życia na planetach wokół gwiazd post-czerwonych olbrzymów (zakładając, że każdy może przetrwać w ich domach jako czerwony olbrzym!)
Rozważ skutki chmur.
Obliczenia stref zamieszkiwania - promienie orbit egzo-Ziemi wokół jej domostwa - dla głównych gwiazd sekwencji zwykle zakładają niebo astronomów - stałe czyste niebo (tj. Bez chmur). Ale Ziemia ma chmury, a chmury zdecydowanie wpływają na średnie globalne temperatury! „Efekt albedo jest tylko w niewielkim stopniu zależny od padających widm gwiezdnych, ponieważ właściwości optyczne (szczególnie rozpraszające albedo) pozostają prawie stałe w zakresie długości fal maksimum padającego promieniowania gwiazdowego”, ostatnie badanie niemieckiego zespołu *** na temat podsumowuje wpływ chmur na zamieszkiwanie (przyjrzeli się głównej sekwencji domów w klasach widmowych F, G, K i M). Wygląda na to, że Gaia jest przyjaciółką Goldilocks; z drugiej strony „efekt cieplarniany chmur wysokiego poziomu zależy natomiast od temperatur niższej atmosfery, które z kolei są pośrednią konsekwencją różnych rodzajów gwiazd centralnych” - podsumowuje zespół (pamiętaj, że egzo- Globalna temperatura Ziemi zależy zarówno od efektu albedo, jak i efektu cieplarnianego). Czyli przesłanie do domu? „Planety z chmurami podobnymi do Ziemi w swoich atmosferach mogą znajdować się bliżej gwiazdy centralnej lub dalej w porównaniu z planetami o atmosferze czystego nieba. Zmiana odległości zależy od rodzaju chmury. Ogólnie rzecz biorąc, chmury niskiego poziomu powodują zmniejszenie odległości z powodu ich efektu albedo, podczas gdy chmury wysokiego poziomu prowadzą do zwiększenia odległości. ”
Określenie „w sam raz” jest trudne.
* główny autor; Kristen Manou z Princeton University i Caleb Scharf z Uniwersytetu Kolumbijskiego są współautorami („Habitable Climates: The Influence of Obliquity”, The Astrophysical Journal, tom 691, numer 1, str. 596-610 (2009); arXiv: 0807.4180 jest preprint )
** główny autor; Fenghui Zhang, Xianfei Zhang i Zhanwen Han, wszyscy również w Obserwatorium Yunnan, są współautorami („Strefy zamieszkania i strefy życia UV wokół gwiazd żywicielskich”, Astrophysics and Space Science, Tom 325, Number 1, str. 25- 30 (2010))
*** „Chmury w atmosferach planet pozasłonecznych. I. Klimatyczne skutki wielowarstwowych chmur dla planet podobnych do Ziemi i implikacje dla stref mieszkalnych ”, Kitzmann i in., Zaakceptowani do publikacji w Astronomy & Astrophysics (2010); arXiv: 1002,2927 to preprint.
