Обитаема зона

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Диаграма на границите на обитаемата зона около звезди и как те се повлияват от класа на звездата.
Естествената защита срещу космическите условия, като например магнитосфера, вероятно е необходимо условие за поддържането на повърхностна вода на дадена планета в продължение на дълги периоди от време.

Обитаема зона в астрономията и астробиологията е условна космическа област около звезда, в рамките на която повърхността на дадена планета може да поддържа течна вода под достатъчни атмосферно налягане.[1][2][3][4][5] Границите на тази зона като цяло се основават на местоположението на Земята в Слънчевата система и количеството лъчиста енергия, която тя получава от Слънцето. Поради важността на течната вода за земната биосфера, естеството на обитаемата зона и обектите в нея могат да са от ключово значение при определяне на обхвата и разпространението на планетите, способни да поддържат земеподобен извънземен живот.

От въвеждането на понятието за пръв път през 1953 г.[6] е установено, че много звезди имат планети в обитаемата си зона.[7] Повечето открити такива планети са по-големи от Земята, тъй като те са просто по-лесни за откриване. През ноември 2013 г. астрономи докладват, че според данни от Кеплер, вероятно съществуват около 40 милиарда екзопланети с размера на Земята, орбитиращи в обитаемите зони на слънцеподобни звезди и червени джуджета в Млечния път.[8][9] Проксима Кентавър b, намираща се на 4,2 светлинни години от Земята в съзвездието Кентавър, е най-близката известна екзопланета и орбитира в обитаемата зона на звездата си.[10] Обитаемата зона е от особен интерес във възникващата област на изследвания за обитаемостта на естествените спътници, тъй като спътниците с голяма маса в обитаемата зона могат да са повече от самите планети.[11]

С течение на времето, концепцията на „обитаемата зона“ започва да се оспорва като първичен критерий за живот.[12] С откриването на доказателства за наличието на течна вода извън Земята, започва да се смята, че значителни количества течна вода се намират извън обитаемата зона. Идеята за дълбока биосфера (като Земната), която може да съществува независимо от звездната енергия, вече е широко приета в астробиологията, имайки предвид голямото количество течна вода, която присъства в литосферите и астеносферите в Слънчевата система.[13] Поддържана от други енергийни източници, като например приливно нагряване[14][15] или радиоактивен разпад[16], течна вода се среща дори на междузвездни планети и на техните спътници.[17] Освен това, течна вода може да съществува в широки граници на температура и налягане като разтвор (например с морска сол на Земята), благодарение на различните ѝ колигативни свойства.

Обитаема зона на звезда[редактиране | редактиране на кода]

Границите на обитаемата зона се установяват въз основа на нужните условия за наличие на течна вода на планетите, разположени в нея, тъй като тя е необходим разтворител в много биохимични реакции.

Отвъд външната граница на обитаемата зона планетата не получава достатъчно слънчеви лъчи, за да компенсира радиационните загуби и температурата ѝ би паднала под точката на замръзване на водата. Планета, разположена по-близо до светилото от вътрешната граница на обитаемата зона, би била прекомерно нагрята от лъчението, в резултат на което водата би се изпарила.

Разстоянието до звездата, където явлението на течна вода е възможно, се изчислява спрямо размера и светимостта на звездата. Центърът на обитаемата зона около дадена звезда се намира чрез уравнението:

, където:
е средният радиус на обитаемата зона в астрономически единици;
е болометричният показател (светимостта) на звездата;
е болометричният показател (светимостта) на Слънцето.

Що се отнася до Слънчевата система, съществуват различни оценки за това докъде се простира обитаемата зона в нея.

Галактическа обитаема зона[редактиране | редактиране на кода]

Съображенията, че местоположението на планетарна система, намираща се в рамките на галактика, трябва да оказва влияние върху развитието на живот, са довели до концепцията за т.нар. „галактическа обитаема зона“. Тя е развита през 1995 г. Гийермо Гонзалес, въпреки оспорването ѝ.[18]

Галактическата обитаема зона представлява пръстенообразна област, намираща се в плоскостта на галактическия диск. По текущи оценки, обитаемата зона на Млечния път се намира на 7 – 9 парсека от центъра на галакатиката, като с времето се разширява и включва звезди на възраст от 4 до 8 милиарда години. От тях около 75% са по-стари от Слънцето.[19]

През 2008 г. група учени публикува резултатите от проведена обширна компютърна симулация,[20] според която поне в галактиките, подобни на Млечния път, слънцеподобните звезди могат да се придвижват на големи разстояния. Това противоречи на идеята, че някои зони в галактиките са по-пригодни за живот, отколкото други.[21][22]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Su-Shu Huang, American Scientist 47, 3, pp. 397 – 402 (1959)
  2. Dole, Stephen H.. Habitable Planets for Man. Blaisdell Publishing Company, 1964. с. 103.
  3. J. F. Kasting, D. P. Whitmire, R. T. Reynolds, Icarus 101, 108 (1993).
  4. Kopparapu, Ravi Kumar. A revised estimate of the occurrence rate of terrestrial planets in the habitable zones around kepler m-dwarfs. // The Astrophysical Journal Letters 767 (1). 2013. DOI:10.1088/2041-8205/767/1/L8. с. L8.
  5. Cruz, Maria и др. Exoplanets – Introduction to Special Issue. // Science 340 (6132). 2013. DOI:10.1126/science.340.6132.565. с. 565.
  6. Huggett, Richard J.. Geoecology: An Evolutionary Approach. Routledge, Chapman & Hall, 1995. ISBN 978-0-415-08689-9. с. 10.
  7. Overbye, Dennis. As Ranks of Goldilocks Planets Grow, Astronomers Consider What's Next. // The New York Times. 6 януари 2015. Посетен на 6 януари 2015.
  8. Overbye, Dennis. Far-Off Planets Like the Earth Dot the Galaxy. // The New York Times. 4 ноември 2013. Посетен на 5 ноември 2013.
  9. Petigura, Eric A. и др. Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (48). 31 октомври 2013. DOI:10.1073/pnas.1319909110. с. 19273 – 19278. Посетен на 5 ноември 2013.
  10. Anglada-Escudé, Guillem. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. // Nature 536 (7617). 2016. DOI:10.1038/nature19106. с. 437 – 440.
  11. Schirber, Michael. Detecting Life-Friendly Moons. // Astrobiology Magazine. 26 октомври 2009. Посетен на 9 май 2013.
  12. Lammer, H. и др. What makes a planet habitable?. // The Astronomy and Astrophysics Review 17 (2). 2009. DOI:10.1007/s00159-009-0019-z. с. 181 – 249. Посетен на 2016-05-03.
  13. Edwards, Katrina J. и др. The Deep, Dark Energy Biosphere: Intraterrestrial Life on Earth. // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 40 (1). 2012. DOI:10.1146/annurev-earth-042711-105500. с. 551 – 568.
  14. Cowen, Ron. A Shifty Moon. // Science News. 7 юни 2008.
  15. Bryner, Jeanna. Ocean Hidden Inside Saturn's Moon. // Space.com. 24 юни 2009. Посетен на 22 април 2013.
  16. Abbot, D. S. и др. The Steppenwolf: A Proposal for a Habitable Planet in Interstellar Space. // The Astrophysical Journal 735 (2). 2011. DOI:10.1088/2041-8205/735/2/L27. с. L27.
  17. Rogue Planets Could Harbor Life in Interstellar Space, Say Astrobiologists. // MIT Technology Review. 9 февруари 2011. Посетен на 24 юни 2013.
  18. Nikos Prantzos.. On the „Galactic Habitable Zone“. // Space Science Reviews 135. 2008. DOI:10.1007/s11214-007-9236-9. с. 313 – 332.
  19. Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner, Brad K. Gibson.. The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way. // Science 303. 2004. DOI:10.1126/science.1092322. с. 59 – 62.
  20. Rok Roškar, Victor P. Debattista, Thomas R. Quinn, Gregory S. Stinson, and James Wadsley.. Riding the Spiral Waves: Implications of Stellar Migration for the Properties of Galactic Disks. // The Astrophysical Journal 684. 2008. DOI:10.1086/527546. с. L79—L82.
  21. Immigrant Sun: Our Star Could be Far from Where It Started in Milky Way. // Newswise.com, 15 септември 2008. Архивиран от оригинала на 2 февруари 2013. Посетен на 24 януари 2013.
  22. Stephen Battersby.. Earth's wild ride: Our voyage through the Milky Way. // New Scientist, 5 декември 2011. Архивиран от оригинала на 2 февруари 2013. Посетен на 24 януари 2013.