Для того, чтобы искать жизнь в космосе, астрономы впервые нужно знать, где искать. Новое исследование Северо-Западного университета поможет астрономам сузить поиск.
Исследовательская группа является первым, чтобы совместить 3D моделирование климата с атмосферной химии для изучения обитаемости планет вокруг м-карликов, которые составляют около 70% от общего галактического населения. Используя этот инструмент, ученые пересмотрели условия, что сделать планету пригодной для жизни, взяв излучения звезды и скорость вращения планеты в счете.
В числе выводов, изложенных в Северо-Западном команда, в сотрудничестве с исследователями из Университета Колорадо Боулдер, НАСА виртуальная планета и лаборатории Массачусетского технологического института, обнаружила, что только планет, вращающихся вокруг активных звезд-тех, которые излучают много ультрафиолета (УФ) излучения — потерять значительные водные испарения. Планет вокруг не активен, или тишина, звезды больше шансов сохранить жизнь, для поддержания жидкой воды.
Исследователи также обнаружили, что планеты с тонких озоновых слоев, которые имеют иное жилое температуры поверхности, получают опасные уровни доз ультрафиолетового облучения, делая их опасными для сложной поверхности жизни.
«На протяжении большей части человеческой истории, на вопрос, Является ли или не существует жизнь в других странах принадлежала только в философской сфере», — сказал северо-западный Говард Чен, первый автор исследования. «Это только в последние годы мы имели инструменты моделирования и наблюдательных технологий для решения этого вопроса».
«Тем не менее, есть много звезд и планет там, что означает, что есть много целей», — добавил Даниэль Хортон, старший автор исследования. «Наше исследование может помочь ограничить число мест, где мы должны указать наши телескопы».
Исследования будут опубликованы в интернете ноября. 14 в Астрофизическом журнале.
Хортон является доцент кафедры Земли и Планетарных Наук в колледже Северозападного Вайнберга искусств и наук. Чэнь-докторант в Северо-западном научно-исследовательской группы по вопросам изменения климата и будущего исследователя НАСА.
‘Зона Златовласки’
Для поддержания сложных форм жизни, планет должны быть в состоянии поддерживать жидкую воду. Если планета находится слишком близко к своей звезде, затем воду полностью испарить. Если планета находится слишком далеко от своей звезды, потом вода замерзает, и парниковый эффект будет не в состоянии удержать на поверхности достаточно тепло для жизни. Эта Златовласка зона называется «обитаемой зоне околозвездный» — термин, введенный профессором Джеймс кастинг из Университета штата Пенсильвания.
Исследователи работают, чтобы выяснить, насколько близко находится слишком близко … и как далеко находится слишком далеко-на планету, чтобы выдержать жидкую воду. Другими словами, они ищут обитаемой зоны «бровку».
«Внутренний край нашей Солнечной системе между Венерой и Землей», — объяснил Чэнь. «Венера-это не жилой; Земли».
Хортон и Чэнь ищут за пределами нашей Солнечной системы, чтобы определить обитаемой зоны, в пределах м карликовых звездных систем. Потому что их много и проще найти и изучить, м карликовых планет стали лидерами в поисках обитаемых планет. Они получили свое название от маленький, холодный, тусклый звезды, вокруг которой они вращаются, называются м карликов или «красные карлики».
Решающее значение химии
Другие исследователи характеризуют атмосферах м карликовых планет с помощью 1D и 3D модели глобального климата. Эти модели также используются на Земле для лучшего понимания климата и изменения климата. Предыдущих исследований 3D скалистых экзопланет, однако, упустили кое-что важное: химия.
Путем комбинирования 3D и моделирование климата с фотохимии и химии атмосферы, Хортон и Чен построил более полную картину того, как звезда УФ-излучение взаимодействует с газами, в том числе водяного пара и озона в атмосфере планеты.
В их симуляции, Хортон и Чен обнаружил, что звездная радиация играет решающим фактором в Ли или не планета является пригодной для жизни. В частности, они обнаружили, что планеты, вращающиеся вокруг звезд активный уязвимы к потере значительного количества воды вследствие испарения. Это резко контрастирует с предыдущими исследованиями с использованием моделей климата без активного фотохимии.
Исследователи также обнаружили, что множество планет в обитаемой зоне околозвездного не сможет поддерживать жизнь из-за их тонкого слоя озона. Несмотря на иное жилое температуры на поверхности этих планет слоя озона допустить слишком большого ультрафиолетового излучения, чтобы пройти и проникнуть на землю. Уровень радиации будет опасных для жизни на поверхности.
«3Д фотохимии играет огромную роль, поскольку она обеспечивает нагрев или охлаждение, что может повлиять на термодинамические и, возможно, составе атмосферы планетарной системы», — сказал Чэнь. «Подобные модели действительно практически не используются в экзопланеты литературы изучение скалистые планеты, потому что им так невыгодно. Другие фотохимические модели изучения гораздо больших планет, таких, как газовые гиганты и горячие Юпитеры, уже показывают, что нельзя пренебрегать химии при изучении климата».
«Также было сложно адаптировать эти модели, потому что они изначально были предназначены для наземных условиях», — сказал Хортон. «Изменять граничные условия и еще есть модели успешного выполнения, была сложной».
‘Одиноки ли мы?’
Хортон и Чэнь считаем, что эта информация поможет астрономам в наблюдениях в охоте на жизнь в другом месте. Инструментов, таких как космический телескоп Хаббла и космический телескоп Джеймса Уэбба, есть возможность определения водяного пара и озона на экзопланетах. Им просто нужно знать, где искать.
«‘Одиноки ли мы?’ является одним из самых безответных вопросов», — сказал Чэнь. «Если мы можем предсказать, какие планеты, скорее всего, хозяина жизни, то мы могли бы получить, что гораздо ближе к ответу он в нашей жизни.»
Хортон и Чэнь являются членами СИЕРУ (Центр междисциплинарных и поисковых исследований в астрофизике).
Исследование было поддержано будущих следователей в НАСА Земли и космической науки и техники, научно-исследовательских премии (80NSSC19K1523) и жилой НАСА грант миров (80NSSC17K0257). Вычислительная работа была завершена в поисках Северо-Западного и высокопроизводительный вычислительный комплекс.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!