Тіршілікке жарамды планеталар туралы қызықты мәліметтер
Әлемде біз жалғызбыз ба деген сұрақ адамзатты алғаш рет түнгі аспанға көз салған сәттен бері толғандырып келеді. Заманауи ғылым бұл тақырыпқа мүлдем жаңа құралдармен – қуатты телескоптармен, дәл спектрографтармен және Жерден мыңдаған жарық жылы қашықтықтағы планеталардың атмосфераларын талдауға мүмкіндік беретін математикалық модельдермен келді. Соңғы отыз жыл ішінде астрономия орасан зор серпіліс жасады: басқа әлемдердің болуы мүмкіндігі туралы теориялық пайымдаулардан – Күн жүйесінен тыс мыңдаған нақты планеталарды ашуға дейін. Осы ретте «тіршілікке жарамды планета» ұғымы бастапқыда ойлағандағыдан әлдеқайда күрделі болып шықты және деректер жинақталған сайын нақтылана түсуде. Бұл мақалада біз сіздерге тіршілікке жарамды планеталар туралы қызықты әрі танымдық мәліметтерді ұсынамыз.
«Тіршілікке жарамды аймақ» ұғымы планетаға емес, оның жұлдыз айналасындағы орбитасына қатысты
«Тіршілікке жарамды аймақ» термині жиі жеңілдетілген түрде түсініледі – ғарыштағы тіршілік автоматты түрде бар болатын ерекше орын ретінде. Шын мәнінде, сөз нақты жұлдыз айналасындағы орбиталық диапазон туралы болып отыр, онда Жер типтес планетаның бетінде теориялық тұрғыдан сұйық су болуы мүмкін. Бұл аймақтың шекарасы ең алдымен жұлдыздың жарықтығына байланысты: қызыл ергежейлілерде ол Күн типтес жұлдыздарға қарағанда жарық көзіне әлдеқайда жақын өтеді, ал көк алыптарда орасан зор қашықтықтарға ығысады. Планетаның осы аймақта болуы өзі тіршілікке жарамдылығына кепілдік бермейді – атмосфераның құрамы, судың болуы, планетаның қолайлы массасы және басқа да бірқатар шарттар қажет. Астрономдар «тіршілікке жарамды аймақтың» «оптимистік» және «консервативті» нұсқалары бар екенін нақтылайды – тіршіліктің өмір сүруі үшін қаншалықты экстремалды жағдайлар рұқсат етілетініне байланысты.
Жер – расталған жалғыз тіршілікке жарамды планета, дегенмен тіршілікке жарамдылық критерийлері үнемі кеңеюде
Жақында ғана ғалымдар тіршілікке жарамдылық модельдерін тек жердегі тіршілік үлгісі бойынша құрды – тірі ағзалар міндетті түрде сұйық суға, оттегіне және қоңыржай температураға мұқтаж деп болжады. Экстремофилдерді – бұрын тіршілікпен үйлеспейді деп саналған жағдайларда гүлдейтін ағзаларды – ашу бұл көріністі түбегейлі өзгертті. Бактериялар Йеллоустоуннің қайнаған гейзерлерінде 120 градустан жоғары температурада, рН деңгейі нөлге жақын жоғары қышқылды кен суларында және Күн сәулесіне қол жетімсіз жер астында бірнеше шақырым тереңдікте өмір сүреді. Бұл жаңалықтар астрономдар мен биологтарды тіршілікке ықтимал жарамды орталардың тізімін айтарлықтай кеңейтуге мәжбүр етті – алып планеталар серіктерінің мұзды мұхиттарынан бастап кейбір газ планеталарының атмосфераларына дейін. Осылайша, біздің Күн жүйеміздегі ықтимал тіршілікке жарамды объектілер саны күтпеген жерден бір планетадан кем дегенде бірнеше үміткерге дейін өсті.
Юпитер серігі Еуропа Күн жүйесіндегі тіршілікті іздеудің ең перспективалы орындарының бірі болып саналады
Еуропа – диаметрі шамамен 3100 шақырым болатын мұзды серік – бір негізгі себепке байланысты ғалымдардың назарын ертеден тарта келеді: оның қатып қалған бетінің астында сұйық суы бар жаһандық тұзды мұхит жасырылған. Мұз қабығының қалыңдығы бірнеше ондаған шақырымға дейін бағаланады, ал мұз асты мұхитының тереңдігі жүз шақырымға жетуі мүмкін – бұл барлық жер мұхиттарының жалпы көлемінен де көп. Суды сұйық күйде ұстап тұратын жылу көзі ретінде Юпитердің тартылыс күштері қызмет етеді, олар серіктің ішкі бөліктерінде үнемі үйкеліс тудырады. Зерттеушілердің есептеулері бойынша, осы жасырын мұхиттың түбінде гидротермалды бұлақтар болуы мүмкін – бұл Жерде Күн сәулесінің қатысуынсыз бай тіршілік қайнап жатқан орта. Дәл Еуропаға 2024 жылы ұшырылған «Europa Clipper» миссиясы бағытталған – бұл планеталық ғылым тарихындағы жерден тыс тіршілікті іздеудің ең амбициялық жобаларының бірі.
Экзопланеталарды тіршілікке жарамды аймақтарда ашу Әлемдегі тіршіліктің болу ықтималдығын бағалауды өзгертті
1992 жылға дейін Күн жүйесінен тыс планеталар таза теориялық болжам болып қала берді – олардың ешқайсысы жеткілікті дәрежеде сенімділікпен анықталмаған еді. Сол уақыттан бері астрономдар біздің жүйеден тыс бес мыңнан астам расталған планеталарды тіркеді, және тағы мыңдағандары соңғы растауды күтуде. Олардың арасында бірнеше жүздегені өз жұлдыздарының тіршілікке жарамды аймақтарында орналасқан және өлшемдері Жермен шамалас – бұл оларды одан әрі зерттеудің басты үміткерлеріне айналдырады. «Кеплер» телескобының деректерін статистикалық талдау ғалымдарға тек біздің галактикалық иінімізде ғана тіршілікке ықтимал қолайлы орбиталық аймақтарда Жер өлшемді миллиардтаған планеталар бар екенін бағалауға мүмкіндік берді. Бұл сан Жерден тыс тіршіліктің болу ықтималдығы туралы интуитивті сезімді түбегейлі өзгертті – «өте ықтимал емес» дегеннен «статистикалық тұрғыдан дерлік сөзсіз» дегенге дейін.
TRAPPIST-1 жүйесінде Жер өлшемді жеті планета бар, олардың үшеуі тіршілікке жарамды аймақта орналасқан
2017 жылы Жерден 39 жарық жылы қашықтықта орналасқан TRAPPIST-1 жүйесін ашу соңғы онжылдықтардағы ең маңызды астрономиялық оқиғалардың бірі болды. Кішкентай қызыл ергежейлінің айналасында Жермен өлшемдес жеті тасты планета айналады – бұл бір жүйе үшін рекордтық сан. Олардың үшеуі – TRAPPIST-1e, f және g – тіршілікке жарамды аймақта орналасқан және теориялық тұрғыдан бетінде сұйық су болуы мүмкін. Дегенмен, қызыл ергежейліге жақындық ерекше тәуекелдер тудырады: мұндай жұлдыздар жиі қатты сәулеленудің қуатты жарқылын шығарады, бұл планетаның атмосферасын жоя алады, егер оның жеткілікті күшті магнит өрісі болмаса. «Джеймс Уэбб» ғарыш телескобы арқылы TRAPPIST-1 планеталарының атмосфераларын зерттеу заманауи астрономияның басым бағыттарының бірі болып табылады – алғашқы нәтижелер жұлдызға ең жақын планетада тығыз атмосфераның жоқтығын тіркеді.
Планетаның өлшемі атмосфераны сақтау және тектоникалық белсенділіктің пайда болуы үшін өте маңызды
Планетаның массасы тіршілікке жарамдылық үшін принципті маңызы бар бірнеше факторды бір мезгілде анықтайды. Тым кішкентай дене жеткілікті тығыз атмосфераны ұстай алмайды – дәл осы Марспен болды, ол миллиарддаған жылдар бұрын әлсіз гравитациясы мен сөнген магнит өрісіне байланысты ауа қабығының көп бөлігін жоғалтты. Тым массивті планета, керісінше, негізінен сутегі мен гелийді тартады, қатты беті жоқ газ алыбына айналады. Тектоникалық белсенділік – литосфералық плиталардың қозғалысы – планетаның ішкі жылуымен тығыз байланысты және климаттың жаһандық реттегіші рөлін атқарады, жанартаулар арқылы атмосфераға көмірқышқыл газын қайтарып, тау жыныстарының үгілу процесінде оны сіңіреді. Жер барлық осы процестер теңгерімді жұмыс істейтін тар масса диапазонында орналасқан – және бұл диапазон басқа типтегі планеталарда қаншалықты кең екені әлі белгісіз.
Ірі серіктің болуы тіршілікке жарамды планетада тұрақты климаттың маңызды шарты болуы мүмкін
Ай Жер климаты тарихында ұзақ уақыт бойы бағаланбаған рөл атқарады. Біздің серіктің гравитациялық әсері Жер осінің көлбеуін жүздеген миллион жылдар бойы салыстырмалы түрде тар диапазонда – 22-ден 24,5 градусқа дейін – тұрақтандырады. Бұл тұрақтандырусыз ось ондаған градусқа хаотикалық түрде ауытқып, күрделі биосфераның өмір сүруімен үйлеспейтін климаттық апаттарды тудыруы мүмкін еді. Ірі серіктен айырылған Марс өз тарихы бойы дәл осындай хаотикалық ось көлбеуінің тербелістерін бастан өткерді – бұл, бірқатар ғалымдардың пікірінше, оның климатының деградациясының себептерінің бірі болды. Дегенмен, бұл талап абсолютті емес: кейбір планеталар массивті серіксіз де ось көлбеуін тұрақты ұстай алатынын көрсететін математикалық модельдер бар – олардың орбитасының ерекшеліктеріне немесе жүйенің басқа денелерімен өзара әрекеттесуіне байланысты.
Планетаның атмосфералық құрамы ықтимал биологиялық белсенділіктің басты қашықтықтан анықталатын белгісі болып табылады
Астрономдар алыс планеталарға тікелей бара алмайды, дегенмен транзит кезінде газ қабығы арқылы өткен жұлдыз жарығының спектрі бойынша олардың атмосфераларының құрамын талдай алады. Белгілі бір газдар ықтимал биомаркерлер ретінде саналады – яғни, биологиялық процестердің қатысуынсыз елеулі концентрацияда болуын түсіндіру қиын заттар. Метанмен үйлесімдегі оттегі ең көрсеткіш мысалдардың бірі болып табылады: бұл газдар бір-бірімен белсенді әрекеттеседі және геологиялық тұрғыдан қысқа уақыт ішінде атмосферадан жоғалады – егер оларды үнемі толықтыратын көз болмаса. Жерде мұндай көз ретінде тіршілік қызмет етеді: өсімдіктер мен бактериялар оттегі өндіреді, ал метан микроорганизмдер мен жануарлардың қызметі нәтижесінде бөлінеді. Алыс планетаның атмосферасында екі газды да бір мезгілде анықтау биологиялық белсенділіктің қуатты жанама дәлелі болар еді – дегенмен бұл жүз пайыздық дәлел емес.
Тіршілікке жарамды планеталарды іздеу – бұл бір мезгілде қатаң ғылыми пән және Әлемдегі тіршіліктің орны туралы ең терең сұрақтарға қатысты заманымыздың ең қызықты интеллектуалды кәсіпорындарының бірі. Телескоптар мен ғарыш аппараттарының әрбір жаңа буыны белгісіздік кеңістігін айтарлықтай тарылтып, болжамды пайымдаулардан нақты әлемдер туралы өлшенетін деректерге көшуге мүмкіндік береді. Тіршілік басқа жерде де бар ма деген сұраққа жауап, ықтимал, алдағы бірнеше онжылдық ішінде алынады – және бұл жауап, қандай болмасын, адамзаттың өзі және ғарыштағы орны туралы түсінігін мәңгілікке өзгертеді. Басқа планеталардың тіршілікке жарамдылық шарттарын түсіну осы ретте біздің өз планетамыздың – тіршілікке жарамдылығы расталған жалғыз планетаның – нәзіктігі туралы түсінігімізді де сөзсіз тереңдетеді.
