đất ngâm

Vào tháng 2020 năm 100, NASA đã báo cáo rằng tàu vũ trụ TESS đã phát hiện ra ngoại hành tinh có kích thước bằng Trái đất có khả năng sinh sống đầu tiên của nó quay quanh một ngôi sao cách xa khoảng XNUMX năm ánh sáng.

Hành tinh là một phần hệ thống TOI 700 (TOI là viết tắt của TESS Đối tượng quan tâm) là một ngôi sao nhỏ, tương đối lạnh, tức là một ngôi sao lùn thuộc lớp quang phổ M, trong chòm sao Cá vàng, chỉ có khoảng 40% khối lượng và kích thước Mặt trời của chúng ta và bằng một nửa nhiệt độ bề mặt của nó.

Đối tượng được đặt tên Lên đến 700 ngày và là một trong ba hành tinh quay quanh tâm của nó, cách nó xa nhất, đi qua một đường quanh một ngôi sao sau mỗi 37 ngày. Nó nằm ở khoảng cách so với TOI 700 để về mặt lý thuyết có thể giữ cho nước lỏng nổi, nằm trong vùng có thể ở được. Nó nhận được khoảng 86% năng lượng mà Mặt trời của chúng ta cung cấp cho Trái đất.

Tuy nhiên, các mô phỏng môi trường do các nhà nghiên cứu tạo ra bằng cách sử dụng dữ liệu từ Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Quá cảnh (TESS) cho thấy TOI 700 d có thể hoạt động rất khác so với Trái đất. Vì nó quay đồng bộ với ngôi sao của nó (có nghĩa là một mặt của hành tinh luôn ở trong ánh sáng ban ngày và mặt kia trong bóng tối), cách các đám mây hình thành và gió thổi có thể hơi kỳ lạ đối với chúng ta.

1. So sánh Trái đất và TOI 700 d, với hình ảnh hệ thống lục địa của Trái đất trên một ngoại hành tinh

Các nhà thiên văn học đã xác nhận khám phá của họ với sự giúp đỡ của NASA. Kính viễn vọng không gian Spitzermà vừa hoàn thành hoạt động của nó. Toi 700 ban đầu bị phân loại nhầm là nóng hơn nhiều, khiến các nhà thiên văn học tin rằng cả ba hành tinh ở quá gần nhau và do đó quá nóng để hỗ trợ sự sống.

Emily Gilbert, thành viên nhóm nghiên cứu của Đại học Chicago, cho biết trong buổi thuyết trình về khám phá. -

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng trong tương lai, các công cụ như Kính viễn vọng không gian James Webbmà NASA dự định đưa vào không gian vào năm 2021, họ sẽ có thể xác định xem các hành tinh có bầu khí quyển hay không và có thể nghiên cứu thành phần của nó.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phần mềm máy tính để mô hình khí hậu giả định hành tinh TOI 700 d. Vì vẫn chưa biết những loại khí nào có thể có trong bầu khí quyển của nó, nên nhiều phương án và kịch bản khác nhau đã được thử nghiệm, bao gồm các phương án giả định bầu khí quyển của Trái đất hiện đại (77% nitơ, 21% oxy, mêtan và carbon dioxide), thành phần có khả năng là bầu khí quyển của Trái đất 2,7 tỷ năm trước (chủ yếu là khí mê-tan và carbon dioxide) và thậm chí cả bầu khí quyển của sao Hỏa (rất nhiều carbon dioxide), có lẽ đã tồn tại ở đó 3,5 tỷ năm trước.

Từ những mô hình này, người ta thấy rằng nếu bầu khí quyển của TOI 700 d chứa hỗn hợp khí mê-tan, carbon dioxide hoặc hơi nước, thì hành tinh này có thể ở được. Bây giờ nhóm phải xác nhận những giả thuyết này bằng cách sử dụng kính viễn vọng Webb đã nói ở trên.

Đồng thời, các mô phỏng khí hậu do NASA thực hiện cho thấy cả bầu khí quyển và áp suất khí của Trái đất đều không đủ để giữ nước ở dạng lỏng trên bề mặt của nó. Nếu chúng ta đặt cùng một lượng khí nhà kính lên TOI 700 d như trên Trái đất, nhiệt độ bề mặt vẫn sẽ dưới XNUMX.

Tuy nhiên, các mô phỏng của tất cả các đội tham gia cho thấy rằng khí hậu của các hành tinh xung quanh các ngôi sao nhỏ và tối, chẳng hạn như TOI 700, rất khác so với những gì chúng ta trải nghiệm trên Trái đất.

Tin tức thú vị

Hầu hết những gì chúng ta biết về các ngoại hành tinh, hoặc các hành tinh quay quanh hệ mặt trời, đều đến từ không gian. Nó đã quét bầu trời từ năm 2009 đến 2018 và tìm thấy hơn 2600 hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta.

Sau đó, NASA đã chuyển giao quyền khám phá cho tàu thăm dò TESS(2), được phóng lên vũ trụ vào tháng 2018 năm 200 trong năm đầu tiên hoạt động, cũng như chín trăm vật thể chưa được xác nhận thuộc loại này. Để tìm kiếm các hành tinh mà các nhà thiên văn học chưa biết, đài quan sát sẽ quét toàn bộ bầu trời, đã nhìn thấy đủ XNUMX XNUMX. những ngôi sao sáng nhất.

2. Vệ tinh quá cảnh để khám phá ngoại hành tinh

TESS sử dụng một loạt hệ thống camera góc rộng. Nó có khả năng nghiên cứu khối lượng, kích thước, mật độ và quỹ đạo của một nhóm lớn các hành tinh nhỏ. Vệ tinh hoạt động theo phương pháp tìm kiếm từ xa để giảm độ sáng có khả năng trỏ đến quá cảnh hành tinh - sự di chuyển của các vật thể trên quỹ đạo trước mặt của các ngôi sao mẹ của chúng.

Vài tháng qua là một loạt các khám phá cực kỳ thú vị, một phần nhờ đài quan sát không gian vẫn còn tương đối mới, một phần nhờ sự trợ giúp của các thiết bị khác, bao gồm cả thiết bị mặt đất. Vài tuần trước cuộc gặp gỡ của chúng tôi với người song sinh của Trái đất, đã có thông tin về việc phát hiện ra một hành tinh quay quanh hai mặt trời, giống như Tatooine trong Chiến tranh giữa các vì sao!

Hành tinh TOI 1338 b được tìm thấy cách xa XNUMX năm ánh sáng, trong chòm sao Nghệ sĩ. Kích thước của nó nằm giữa kích thước của Sao Hải Vương và Sao Thổ. Đối tượng trải qua nhật thực lẫn nhau thường xuyên của các ngôi sao của nó. Chúng quay quanh nhau theo chu kỳ mười lăm ngày, một cái lớn hơn Mặt trời của chúng ta một chút và cái kia nhỏ hơn nhiều.

Vào tháng 2019 năm XNUMX, có thông tin cho rằng hai hành tinh kiểu mặt đất đã được phát hiện theo đúng nghĩa đen ở sân sau không gian của chúng ta. Điều này được báo cáo trong một bài báo đăng trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn. Cả hai địa điểm đều nằm trong khu vực lý tưởng nơi nước có thể hình thành. Chúng có khả năng có bề mặt đá và quay quanh Mặt trời, được gọi là Ngôi sao Teegarden (3), nằm cách Trái đất chỉ 12,5 năm ánh sáng.

- cho biết tác giả chính của khám phá, Matthias Zechmeister, Nghiên cứu viên, Viện Vật lý Thiên văn, Đại học Göttingen, Đức. -

3. Hệ thống sao Teegarden, trực quan

Đổi lại, những thế giới chưa biết hấp dẫn được TESS khám phá vào tháng XNUMX năm ngoái xoay quanh sao UCAC4 191-004642, bảy mươi ba năm ánh sáng từ Trái đất.

Hệ hành tinh với một ngôi sao chủ, hiện được dán nhãn là ĐẾN 270, chứa ít nhất ba hành tinh. Một trong số chúng, TOI 270 b, lớn hơn Trái đất một chút, hai hành tinh còn lại là sao Hải vương nhỏ, thuộc một loại hành tinh không tồn tại trong hệ mặt trời của chúng ta. Ngôi sao lạnh và không sáng lắm, nhỏ hơn khoảng 40% và nhẹ hơn Mặt trời. Nhiệt độ bề mặt của nó ấm hơn khoảng XNUMX/XNUMX so với nhiệt độ của ngôi sao đồng hành với chúng ta.

Hệ mặt trời TOI 270 nằm trong chòm sao Nghệ sĩ. Các hành tinh tạo nên nó có quỹ đạo gần ngôi sao đến mức quỹ đạo của chúng có thể vừa với hệ thống vệ tinh đồng hành của sao Mộc (4).

4. So sánh hệ thống TOI 270 với hệ thống Jupiter

Khám phá thêm về hệ thống này có thể tiết lộ các hành tinh bổ sung. Những quỹ đạo xa Mặt trời hơn TOI 270 d có thể đủ lạnh để giữ nước ở dạng lỏng và cuối cùng làm phát sinh sự sống.

TESS đáng để xem xét kỹ hơn

Mặc dù số lượng phát hiện tương đối lớn về các ngoại hành tinh nhỏ, nhưng hầu hết các ngôi sao mẹ của chúng đều cách chúng ta từ 600 đến 3 mét. cách Trái đất nhiều năm ánh sáng, quá xa và quá tối để có thể quan sát chi tiết.

Không giống như Kepler, trọng tâm chính của TESS là tìm các hành tinh xung quanh các láng giềng gần nhất của mặt trời đủ sáng để có thể quan sát ngay bây giờ và sau này bằng các thiết bị khác. Từ tháng 2018 năm XNUMX đến nay, TESS đã phát hiện ra hơn 1500 hành tinh ứng cử viên. Hầu hết chúng có kích thước lớn hơn gấp đôi Trái đất và mất chưa đến mười ngày để quay quanh quỹ đạo. Kết quả là, chúng nhận được nhiều nhiệt hơn so với hành tinh của chúng ta và chúng quá nóng để nước lỏng tồn tại trên bề mặt của chúng.

Đó là nước lỏng cần thiết để ngoại hành tinh có thể ở được. Nó đóng vai trò là nơi sinh sản của các hóa chất có thể tương tác với nhau.

Về mặt lý thuyết, người ta tin rằng các dạng sống kỳ lạ có thể tồn tại trong điều kiện áp suất cao hoặc nhiệt độ rất cao - như trường hợp vi khuẩn cực đoan được tìm thấy gần miệng phun thủy nhiệt hoặc vi khuẩn ẩn gần một km dưới lớp băng ở Tây Nam Cực.

Tuy nhiên, việc phát hiện ra những sinh vật như vậy có thể thực hiện được nhờ con người có thể nghiên cứu trực tiếp các điều kiện khắc nghiệt mà chúng sinh sống. Thật không may, chúng không thể được phát hiện trong không gian sâu thẳm, đặc biệt là từ khoảng cách nhiều năm ánh sáng.

Việc tìm kiếm sự sống và thậm chí cả nơi cư trú bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào quan sát từ xa. Các bề mặt nước lỏng có thể nhìn thấy tạo điều kiện thuận lợi cho sự sống có thể tương tác với bầu khí quyển bên trên, tạo ra các dấu hiệu sinh học có thể phát hiện từ xa có thể nhìn thấy bằng kính viễn vọng trên mặt đất. Đây có thể là các thành phần khí được biết đến từ Trái đất (oxy, ozone, metan, carbon dioxide và hơi nước) hoặc các thành phần của bầu khí quyển Trái đất cổ đại, ví dụ, 2,7 tỷ năm trước (chủ yếu là metan và carbon dioxide, nhưng không phải oxy). ).

Tìm kiếm một nơi "vừa phải" và hành tinh sống ở đó

Kể từ khi phát hiện ra 51 Pegasi b vào năm 1995, hơn XNUMX ngoại hành tinh đã được xác định. Ngày nay chúng ta biết chắc chắn rằng hầu hết các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta và vũ trụ được bao quanh bởi các hệ hành tinh. Nhưng chỉ có vài chục ngoại hành tinh được tìm thấy là những thế giới có khả năng sinh sống được.

Điều gì làm cho một ngoại hành tinh có thể ở được?

Điều kiện chính là nước lỏng đã được đề cập trên bề mặt. Để điều này có thể thực hiện được, trước hết chúng ta cần bề mặt rắn này, tức là đất đánhưng cũng không khí, và đủ đậm đặc để tạo ra áp suất và ảnh hưởng đến nhiệt độ của nước.

Bạn cũng cần ngôi sao bên phảikhông mang lại quá nhiều bức xạ trên hành tinh, thứ sẽ thổi bay bầu khí quyển và phá hủy các sinh vật sống. Mọi ngôi sao, bao gồm cả Mặt trời của chúng ta, liên tục phát ra lượng bức xạ khổng lồ, vì vậy việc bảo vệ bản thân khỏi nó chắc chắn sẽ có lợi cho sự tồn tại của sự sống. một từ trườngđược tạo ra bởi lõi kim loại lỏng của Trái đất.

Tuy nhiên, vì có thể có những cơ chế khác để bảo vệ sự sống khỏi bức xạ nên đây chỉ là yếu tố mong muốn chứ không phải điều kiện cần.

Theo truyền thống, các nhà thiên văn học quan tâm đến vùng sống (sinh quyển) trong các hệ sao. Đây là những khu vực xung quanh các ngôi sao nơi nhiệt độ phổ biến ngăn không cho nước liên tục sôi hoặc đóng băng. Khu vực này thường được nói đến. "Khu vực Goldilocks"bởi vì “vừa phải với cuộc sống”, đề cập đến mô-típ của một câu chuyện cổ tích nổi tiếng dành cho trẻ em (5).

5. Vùng sự sống xung quanh ngôi sao

Và những gì chúng ta biết cho đến nay về ngoại hành tinh?

Những khám phá được thực hiện cho đến nay cho thấy sự đa dạng của các hệ hành tinh là rất, rất lớn. Các hành tinh duy nhất mà chúng ta biết khoảng ba thập kỷ trước là trong hệ mặt trời, vì vậy chúng ta nghĩ rằng các vật thể rắn và nhỏ quay quanh các ngôi sao, và chỉ xa chúng hơn mới có không gian dành cho các hành tinh khí lớn.

Tuy nhiên, hóa ra là không có "luật" nào liên quan đến vị trí của các hành tinh. Chúng ta bắt gặp những người khổng lồ khí gần như cọ xát với các ngôi sao của chúng (cái gọi là Sao Mộc nóng), cũng như các hệ thống nhỏ gọn gồm các hành tinh tương đối nhỏ như TRAPPIST-1 (6). Đôi khi các hành tinh di chuyển theo quỹ đạo rất lệch tâm xung quanh các ngôi sao đôi, và cũng có những hành tinh "lang thang", rất có thể bị đẩy ra khỏi các hệ thống trẻ, trôi nổi tự do trong khoảng trống giữa các vì sao.

6. Trực quan hóa các hành tinh của hệ thống TRAPPIST-1

Do đó, thay vì gần giống nhau, chúng ta thấy sự đa dạng lớn. Nếu điều này xảy ra ở cấp độ hệ thống, thì tại sao các điều kiện ngoại hành tinh lại giống với mọi thứ chúng ta biết từ môi trường trực tiếp?

Và, thậm chí còn thấp hơn nữa, tại sao các dạng sống giả định lại giống với những dạng mà chúng ta đã biết?

Siêu hạng mục

Dựa trên dữ liệu do Kepler thu thập, vào năm 2015, một nhà khoa học của NASA đã tính toán rằng chính thiên hà của chúng ta có tỷ hành tinh giống Trái đấtI. Nhiều nhà vật lý thiên văn đã nhấn mạnh rằng đây là một ước tính thận trọng. Thật vậy, nghiên cứu sâu hơn đã chỉ ra rằng Dải Ngân hà có thể là ngôi nhà của 10 tỷ hành tinh trái đất.

Các nhà khoa học không muốn chỉ dựa vào các hành tinh được tìm thấy bởi Kepler. Phương pháp vận chuyển được sử dụng trong kính viễn vọng này phù hợp hơn để phát hiện các hành tinh lớn (chẳng hạn như Sao Mộc) so với các hành tinh có kích thước bằng Trái đất. Điều này có nghĩa là dữ liệu của Kepler có thể làm sai lệch số lượng các hành tinh giống như hành tinh của chúng ta một chút.

Kính viễn vọng nổi tiếng đã quan sát thấy sự giảm sút nhỏ trong độ sáng của một ngôi sao gây ra bởi một hành tinh đi qua phía trước nó. Các vật thể lớn hơn có thể chặn nhiều ánh sáng hơn từ các ngôi sao của chúng, khiến chúng dễ dàng phát hiện hơn. Phương pháp của Kepler tập trung vào những ngôi sao nhỏ, không sáng nhất, có khối lượng bằng khoảng một phần ba khối lượng Mặt trời của chúng ta.

Kính viễn vọng Kepler, mặc dù không giỏi trong việc tìm kiếm các hành tinh nhỏ, nhưng đã tìm thấy một số lượng khá lớn cái gọi là siêu Trái đất. Đây là tên của các ngoại hành tinh có khối lượng lớn hơn Trái đất, nhưng nhỏ hơn nhiều so với Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, nặng hơn hành tinh của chúng ta lần lượt là 14,5 và 17 lần.

Do đó, thuật ngữ "siêu Trái đất" chỉ đề cập đến khối lượng của hành tinh, nghĩa là nó không đề cập đến các điều kiện bề mặt hoặc khả năng sinh sống. Ngoài ra còn có một thuật ngữ thay thế "khí lùn". Theo một số người, nó có thể chính xác hơn đối với các vật thể ở phần trên của thang khối lượng, mặc dù một thuật ngữ khác được sử dụng phổ biến hơn - "sao Hải Vương nhỏ" đã được đề cập.

Những siêu Trái đất đầu tiên được phát hiện Alexander Volshchan i dalea fraila xung quanh sao xung PSR B1257+12 vào năm 1992. Hai hành tinh bên ngoài của hệ thống là yêu tinhbạn người làm đồ ăn vặt - chúng có khối lượng khoảng bốn lần khối lượng Trái đất, quá nhỏ để trở thành những người khổng lồ khí.

Siêu Trái đất đầu tiên quay quanh một ngôi sao dãy chính đã được xác định bởi một nhóm do Sông Eugenioy vào năm 2005. Nó xoay quanh Glize 876 và nhận danh hiệu Gliese 876 d (Trước đó, hai hành tinh khí khổng lồ cỡ sao Mộc đã được phát hiện trong hệ thống này). Khối lượng ước tính của nó gấp 7,5 lần khối lượng Trái đất và chu kỳ quay quanh nó rất ngắn, khoảng hai ngày.

Có những vật thể thậm chí còn nóng hơn trong lớp siêu Trái đất. Ví dụ, được phát hiện vào năm 2004 Đó là 55 Kankri, nằm cách xa 17 năm ánh sáng, quay quanh ngôi sao của nó theo chu kỳ ngắn nhất so với bất kỳ ngoại hành tinh nào đã biết - chỉ 40 giờ 55 phút. Nói cách khác, một năm ở 18 Cancri e mất ít hơn 26 giờ. Ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao của nó gần hơn khoảng XNUMX lần so với sao Thủy.

Vị trí gần ngôi sao có nghĩa là bề mặt của 55 Cancri e giống như bên trong lò luyện kim với nhiệt độ ít nhất là 1760°C! Các quan sát mới từ Kính viễn vọng Spitzer cho thấy 55 Cancri e có khối lượng lớn hơn 7,8 lần và bán kính hơn một chút so với bán kính của Trái đất. Các kết quả của Spitzer gợi ý rằng khoảng một phần năm khối lượng của hành tinh nên được tạo thành từ các nguyên tố và hợp chất nhẹ, bao gồm cả nước. Ở nhiệt độ này, điều này có nghĩa là các chất này sẽ ở trạng thái "siêu tới hạn" giữa chất lỏng và chất khí và có thể rời khỏi bề mặt hành tinh.

Nhưng các siêu Trái đất không phải lúc nào cũng hoang dã như vậy. Tháng XNUMX năm ngoái, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế sử dụng TESS đã phát hiện ra một ngoại hành tinh mới thuộc loại của nó trong chòm sao Hydra, cách Trái đất khoảng XNUMX năm ánh sáng. Mục được đánh dấu là GDJ 357 d (7) gấp đôi đường kính và sáu lần khối lượng Trái Đất. Nó nằm ở rìa ngoài của khu dân cư của ngôi sao. Các nhà khoa học tin rằng có thể có nước trên bề mặt của siêu Trái đất này.

cô ấy nói Diana Kosakovskyvà Nghiên cứu viên tại Viện Thiên văn học Max Planck ở Heidelberg, Đức.

7. Hành tinh GJ 357 d — hình dung

Một hệ trên quỹ đạo quanh một ngôi sao lùn, có kích thước và khối lượng bằng một phần ba Mặt trời của chúng ta và lạnh hơn 40%, đang được bổ sung bởi các hành tinh trên mặt đất. GJ 357b và một siêu trái đất khác GJ 357 p. Nghiên cứu về hệ thống được công bố vào ngày 31 tháng 2019 năm XNUMX trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn.

Tháng 111 năm ngoái, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng một siêu Trái đất mới được phát hiện, cách chúng ta 2015 năm ánh sáng, là "ứng cử viên môi trường sống tốt nhất hiện được biết đến." Được phát hiện vào năm XNUMX bởi kính viễn vọng Kepler. K2-18b (8) rất khác với hành tinh quê hương của chúng ta. Nó có khối lượng gấp tám lần nó, nghĩa là nó hoặc là một băng khổng lồ như sao Hải Vương hoặc là một thế giới đá với bầu khí quyển dày đặc, giàu hydro.

Quỹ đạo của K2-18b gần ngôi sao của nó hơn bảy lần so với khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Tuy nhiên, vì vật thể đang quay quanh một sao lùn M màu đỏ sẫm, nên quỹ đạo này nằm trong vùng có khả năng thuận lợi cho sự sống. Các mô hình sơ bộ dự đoán rằng nhiệt độ trên K2-18b nằm trong khoảng từ -73 đến 46°C và nếu vật thể có hệ số phản xạ tương tự như Trái đất, thì nhiệt độ trung bình của nó sẽ tương tự như nhiệt độ của chúng ta.

– cho biết một nhà thiên văn học từ Đại học College London trong một cuộc họp báo, Angelos Ciaras.

Khó như trái đất

Một hành tinh tương tự Trái đất (còn được gọi là hành tinh sinh đôi Trái đất hoặc hành tinh giống Trái đất) là một hành tinh hoặc mặt trăng có điều kiện môi trường tương tự như điều kiện môi trường được tìm thấy trên Trái đất.

Hàng nghìn hệ sao ngoại hành tinh được phát hiện cho đến nay khác với hệ mặt trời của chúng ta, xác nhận cái gọi là giả thuyết đất hiếmI. Tuy nhiên, các nhà triết học chỉ ra rằng vũ trụ quá lớn nên ở đâu đó phải có một hành tinh gần giống với hành tinh của chúng ta. Có thể trong tương lai xa, cái gọi là có thể sử dụng công nghệ này để thu được một cách giả tạo các chất tương tự của Trái đất. . hợp thời trang bây giờ thuyết đa thuyết họ cũng gợi ý rằng một đối tác trên trái đất có thể tồn tại trong một vũ trụ khác, hoặc thậm chí là một phiên bản khác của chính Trái đất trong một vũ trụ song song.

Vào tháng 2013 năm 40, các nhà thiên văn học đã báo cáo rằng, dựa trên dữ liệu từ kính viễn vọng Kepler và các nhiệm vụ khác, có thể có tới XNUMX tỷ hành tinh có kích thước bằng Trái đất trong vùng có thể ở được của các ngôi sao giống như mặt trời và sao lùn đỏ trong Dải Ngân hà.

Phân phối thống kê cho thấy rằng chúng gần nhất có thể được loại bỏ khỏi chúng ta không quá mười hai năm ánh sáng. Trong cùng năm đó, một số ứng cử viên do Kepler phát hiện có đường kính nhỏ hơn 1,5 lần bán kính Trái đất đã được xác nhận là quay quanh các ngôi sao trong vùng có thể ở được. Tuy nhiên, phải đến năm 2015, ứng cử viên gần Trái đất đầu tiên mới được công bố – ví dụ hành tinh Kepler-452b.

Xác suất tìm thấy một chất tương tự Trái đất chủ yếu phụ thuộc vào các thuộc tính mà bạn muốn tương tự. Các điều kiện tiêu chuẩn nhưng không tuyệt đối: kích thước hành tinh, lực hấp dẫn bề mặt, kích thước và loại sao mẹ (tức là tương tự mặt trời), khoảng cách và độ ổn định của quỹ đạo, độ nghiêng và xoay trục, địa lý tương tự, sự hiện diện của đại dương, bầu khí quyển và khí hậu, từ quyển mạnh . .

Nếu sự sống phức tạp tồn tại ở đó, rừng có thể bao phủ hầu hết bề mặt hành tinh. Nếu cuộc sống thông minh tồn tại, một số khu vực có thể được đô thị hóa. Tuy nhiên, việc tìm kiếm những điểm tương đồng chính xác với Trái đất có thể gây hiểu lầm do những hoàn cảnh rất cụ thể trên và xung quanh Trái đất, chẳng hạn như sự tồn tại của Mặt trăng ảnh hưởng đến nhiều hiện tượng trên hành tinh của chúng ta.

Phòng thí nghiệm Khả năng cư trú của Hành tinh tại Đại học Puerto Rico ở Arecibo gần đây đã biên soạn một danh sách các ứng cử viên cho các chất tương tự Trái đất (9). Thông thường, kiểu phân loại này bắt đầu bằng kích thước và khối lượng, nhưng đây là một tiêu chí hão huyền, chẳng hạn như Sao Kim, gần chúng ta, có kích thước gần bằng Trái đất và điều kiện nào chiếm ưu thế trên nó. , được biết.

9. Các ngoại hành tinh đầy hứa hẹn - tương tự tiềm năng của Trái đất, theo Phòng thí nghiệm Môi trường sống của Hành tinh

Một tiêu chí thường được trích dẫn khác là chất tương tự Trái đất phải có địa chất bề mặt tương tự. Các ví dụ gần nhất được biết đến là Sao Hỏa và Titan, và mặc dù có những điểm tương đồng về địa hình và thành phần của các lớp bề mặt, nhưng cũng có những khác biệt đáng kể, chẳng hạn như nhiệt độ.

Rốt cuộc, nhiều vật liệu bề mặt và địa hình chỉ phát sinh do tương tác với nước (ví dụ: đất sét và đá trầm tích) hoặc là sản phẩm phụ của sự sống (ví dụ: đá vôi hoặc than đá), tương tác với khí quyển, hoạt động núi lửa hoặc can thiệp của con người.

Do đó, một tương tự thực sự của Trái đất phải được tạo ra thông qua các quá trình tương tự, có bầu khí quyển, núi lửa tương tác với bề mặt, nước lỏng và một số dạng sống.

Trong trường hợp khí quyển, hiệu ứng nhà kính cũng được giả định. Cuối cùng, nhiệt độ bề mặt được sử dụng. Nó bị ảnh hưởng bởi khí hậu, đến lượt nó lại bị ảnh hưởng bởi quỹ đạo và vòng quay của hành tinh, mỗi yếu tố lại đưa ra những biến số mới.

Một tiêu chí khác cho một chất tương tự lý tưởng của trái đất mang lại sự sống là nó phải quỹ đạo xung quanh tương tự năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, yếu tố này không thể được chứng minh đầy đủ, vì môi trường thuận lợi có khả năng cung cấp sự xuất hiện cục bộ của nhiều loại sao khác nhau.

Ví dụ, trong Dải Ngân hà, hầu hết các ngôi sao nhỏ hơn và tối hơn Mặt trời. Một trong số họ đã được đề cập trước đó TRAPPIST-1, nằm ở khoảng cách 10 năm ánh sáng trong chòm sao Bảo Bình và nhỏ hơn khoảng 2 lần và kém sáng hơn 1 lần so với Mặt trời của chúng ta, nhưng có ít nhất sáu hành tinh đất đá trong vùng có thể ở được của nó. Những điều kiện này có vẻ không thuận lợi cho sự sống như chúng ta biết, nhưng TRAPPIST-XNUMX có thể có một cuộc sống phía trước dài hơn so với ngôi sao của chúng ta, vì vậy sự sống vẫn còn nhiều thời gian để phát triển ở đó.

Nước bao phủ 70% bề mặt Trái đất và được coi là một trong những điều kiện sắt cho sự tồn tại của các dạng sống mà chúng ta biết đến. Nhiều khả năng, thế giới nước là một hành tinh Kepler-22b, nằm trong vùng có thể ở được của một ngôi sao giống mặt trời nhưng lớn hơn nhiều so với Trái đất, thành phần hóa học thực sự của nó vẫn chưa được biết.

Được thực hiện vào năm 2008 bởi một nhà thiên văn học Michaela Meyervà từ Đại học Arizona, các nghiên cứu về bụi vũ trụ ở vùng lân cận của các ngôi sao mới hình thành như Mặt trời cho thấy rằng 20 đến 60% các ngôi sao tương tự của Mặt trời, chúng ta có bằng chứng về sự hình thành các hành tinh đá trong các quá trình tương tự như các quá trình dẫn đến sự hình thành của trái đất.

Trong 2009 thành phố ông chủ Alan từ Viện Khoa học Carnegie cho rằng chỉ có Dải Ngân hà mới tồn tại trong thiên hà của chúng ta 100 tỷ hành tinh giống trái đấth.

Vào năm 2011, Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA, cũng dựa trên các quan sát từ sứ mệnh Kepler, đã kết luận rằng khoảng 1,4 đến 2,7% tất cả các ngôi sao giống như mặt trời sẽ quay quanh các hành tinh có kích thước bằng Trái đất trong vùng có thể ở được. Điều này có nghĩa là có thể có 2 tỷ thiên hà chỉ riêng trong Dải Ngân hà và giả sử ước tính này đúng với tất cả các thiên hà, thậm chí có thể có 50 tỷ thiên hà trong vũ trụ quan sát được. 100 tỷ.

Vào năm 2013, Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, sử dụng phân tích thống kê dữ liệu bổ sung của Kepler, đã gợi ý rằng có ít nhất 17 tỷ hành tinh kích thước của Trái đất - mà không tính đến vị trí của chúng trong các khu dân cư. Một nghiên cứu năm 2019 cho thấy các hành tinh có kích thước bằng Trái đất có thể quay quanh một trong sáu ngôi sao giống như mặt trời.

Hoa văn trên chân dung

Chỉ số Tương tự Trái đất (ESI) là thước đo được đề xuất về mức độ giống nhau của một vật thể hành tinh hoặc vệ tinh tự nhiên với Trái đất. Nó được thiết kế trên thang điểm từ XNUMX đến XNUMX, với Trái đất được gán giá trị là một. Tham số nhằm mục đích tạo thuận lợi cho việc so sánh các hành tinh trong cơ sở dữ liệu lớn.

ESI, được đề xuất vào năm 2011 trên tạp chí Astrobiology, kết hợp thông tin về bán kính, mật độ, vận tốc và nhiệt độ bề mặt của một hành tinh.

Trang web được duy trì bởi một trong những tác giả của bài báo năm 2011, Abla Mendes từ Đại học Puerto Rico, đưa ra các tính toán của ông về các chỉ số cho các hệ thống ngoại hành tinh khác nhau. ESI của Mendesa được tính theo công thức trong minh họa 10nơi x_i của họ_i0 là những tính chất của vật thể ngoài trái đất trong mối quan hệ với Trái đất, v_i số mũ có trọng số của từng thuộc tính và tổng số thuộc tính. Nó được xây dựng trên cơ sở Chỉ số tương đồng Breya-Curtis.

Trọng số được gán cho từng thuộc tính, w_i, là bất kỳ tùy chọn nào có thể được chọn để làm nổi bật một số tính năng nhất định so với các tính năng khác hoặc để đạt được các ngưỡng xếp hạng hoặc chỉ mục mong muốn. Trang web cũng phân loại những gì nó mô tả là khả năng sống trên các ngoại hành tinh và ngoại hành tinh theo ba tiêu chí: vị trí, ESI và gợi ý về khả năng giữ các sinh vật trong chuỗi thức ăn.

Kết quả là, chẳng hạn, người ta đã chỉ ra rằng ESI lớn thứ hai trong hệ mặt trời thuộc về Sao Hỏa và là 0,70. Một số ngoại hành tinh được liệt kê trong bài viết này vượt quá con số này và một số được phát hiện gần đây Tigarden b nó có ESI cao nhất so với bất kỳ ngoại hành tinh nào đã được xác nhận, ở mức 0,95.

Khi chúng ta nói về các ngoại hành tinh giống Trái đất và có thể ở được, chúng ta không được quên khả năng có các ngoại hành tinh hoặc ngoại hành tinh vệ tinh có thể ở được.

Sự tồn tại của bất kỳ vệ tinh ngoài hệ mặt trời tự nhiên nào vẫn chưa được xác nhận, nhưng vào tháng 2018 năm XNUMX, GS. David Kipping đã công bố phát hiện ra một exomoon tiềm năng quay quanh vật thể Kepler-1625b.

Các hành tinh lớn trong hệ mặt trời, chẳng hạn như Sao Mộc và Sao Thổ, có các mặt trăng lớn có thể tồn tại ở một số khía cạnh. Do đó, một số nhà khoa học đã gợi ý rằng các hành tinh lớn ngoài hệ mặt trời (và các hành tinh nhị phân) có thể có các vệ tinh có khả năng sinh sống lớn tương tự. Một mặt trăng đủ khối lượng có khả năng hỗ trợ bầu khí quyển giống như Titan cũng như nước lỏng trên bề mặt.

Mối quan tâm đặc biệt về vấn đề này là các hành tinh lớn ngoài hệ mặt trời được biết là nằm trong vùng có thể ở được (chẳng hạn như Gliese 876 b, 55 Cancer f, Upsilon Andromedae d, 47 Ursa Major b, HD 28185 b và HD 37124 c), vì chúng có khả năng có các vệ tinh tự nhiên với nước lỏng trên bề mặt.

Cuộc sống xung quanh một ngôi sao đỏ hay trắng?

Được trang bị gần hai thập kỷ khám phá thế giới ngoại hành tinh, các nhà thiên văn học đã bắt đầu hình thành bức tranh về hành tinh có thể ở được trông như thế nào, mặc dù hầu hết đều tập trung vào những gì chúng ta đã biết: một hành tinh giống Trái đất quay quanh một sao lùn vàng giống như của chúng tôi. Mặt trời, được phân loại là một ngôi sao dãy chính loại G. Còn những ngôi sao M màu đỏ nhỏ hơn, trong đó có rất nhiều ngôi sao khác trong thiên hà của chúng ta thì sao?

Ngôi nhà của chúng ta sẽ như thế nào nếu nó quay quanh một sao lùn đỏ? Câu trả lời hơi giống Trái đất và phần lớn không giống Trái đất.

Từ bề mặt của một hành tinh tưởng tượng như vậy, trước tiên chúng ta sẽ nhìn thấy một mặt trời rất lớn. Có vẻ như gấp rưỡi đến ba lần so với những gì chúng ta có trước mắt bây giờ, do quỹ đạo ở gần. Như tên cho thấy, mặt trời sẽ phát sáng màu đỏ do nhiệt độ mát hơn.

Sao lùn đỏ ấm gấp đôi Mặt trời của chúng ta. Lúc đầu, một hành tinh như vậy có vẻ hơi xa lạ với Trái đất, nhưng không gây sốc. Sự khác biệt thực sự chỉ trở nên rõ ràng khi chúng ta nhận ra rằng hầu hết các vật thể này quay đồng bộ với ngôi sao, vì vậy một mặt luôn hướng về phía ngôi sao của nó, giống như Mặt trăng của chúng ta đối với Trái đất.

Điều này có nghĩa là phía bên kia vẫn thực sự tối, vì nó không được tiếp cận với nguồn sáng - không giống như Mặt trăng, được Mặt trời chiếu sáng một chút từ phía bên kia. Trên thực tế, giả định chung là phần hành tinh nằm trong ánh sáng ban ngày vĩnh cửu sẽ bị cháy hết và phần chìm trong màn đêm vĩnh cửu sẽ đóng băng. Tuy nhiên... không nên như vậy.

Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học đã loại trừ khu vực sao lùn đỏ là nơi săn bắn của Trái đất, tin rằng việc chia hành tinh thành hai phần hoàn toàn khác nhau sẽ không khiến một trong hai phần không thể ở được. Tuy nhiên, một số lưu ý rằng các thế giới khí quyển sẽ có một vòng tuần hoàn cụ thể khiến các đám mây dày tích tụ ở phía nắng để ngăn bức xạ cường độ cao đốt cháy bề mặt. Dòng điện lưu thông cũng sẽ phân phối nhiệt trên khắp hành tinh.

Ngoài ra, sự dày lên của bầu khí quyển này có thể cung cấp sự bảo vệ ban ngày quan trọng chống lại các nguy cơ bức xạ khác. Các sao lùn đỏ trẻ hoạt động rất tích cực trong vài tỷ năm đầu tiên hoạt động, phát ra các tia sáng và bức xạ cực tím.

Những đám mây dày có khả năng bảo vệ sự sống tiềm năng, mặc dù các sinh vật giả thuyết có nhiều khả năng ẩn sâu trong vùng nước của hành tinh. Trên thực tế, các nhà khoa học ngày nay tin rằng bức xạ, ví dụ, trong phạm vi tia cực tím, không ngăn cản sự phát triển của sinh vật. Rốt cuộc, sự sống sơ khai trên Trái đất, nơi mà tất cả các sinh vật mà chúng ta biết đến, bao gồm cả homo sapiens, đều bắt nguồn, phát triển trong điều kiện bức xạ UV mạnh.

Điều này tương ứng với các điều kiện được chấp nhận trên ngoại hành tinh giống Trái đất gần nhất mà chúng ta biết đến. Các nhà thiên văn học từ Đại học Cornell nói rằng sự sống trên Trái đất đã trải qua bức xạ mạnh hơn được biết từ tiệm cận-b.

Proxima-b, nằm cách hệ mặt trời chỉ 4,24 năm ánh sáng và là hành tinh đá giống Trái đất gần nhất mà chúng ta biết đến (mặc dù chúng ta hầu như không biết gì về nó), nhận được lượng tia X nhiều hơn Trái đất 250 lần. Nó cũng có thể trải qua mức độ gây chết người của bức xạ cực tím trên bề mặt của nó.

Các điều kiện giống như cận điểm b được cho là tồn tại đối với TRAPPIST-1, Ross-128b (cách Trái đất gần 1140 năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ) và LHS-XNUMX b (cách Trái đất XNUMX năm ánh sáng trong chòm sao Kình Ngư). các hệ thống.

Các giả định khác liên quan sự xuất hiện của các sinh vật tiềm năng. Vì một sao lùn đỏ sẫm sẽ phát ra ít ánh sáng hơn nhiều, nên có giả thuyết rằng nếu hành tinh quay quanh nó chứa các sinh vật giống thực vật của chúng ta, thì chúng sẽ phải hấp thụ ánh sáng trên một dải bước sóng rộng hơn nhiều để quang hợp, điều đó có nghĩa là các “ngoại hành tinh” có thể theo quan điểm của chúng tôi gần như là màu đen (Xem thêm: ). Tuy nhiên, điều đáng nhận ra ở đây là thực vật có màu khác với màu xanh lục cũng được biết đến trên Trái đất, hấp thụ ánh sáng hơi khác một chút.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã quan tâm đến một loại vật thể khác - sao lùn trắng, có kích thước tương tự Trái đất, không hoàn toàn là các ngôi sao, nhưng tạo ra một môi trường tương đối ổn định xung quanh chúng, phát ra năng lượng trong hàng tỷ năm, khiến chúng trở thành mục tiêu hấp dẫn cho nghiên cứu ngoại hành tinh. .

Kích thước nhỏ của chúng và do đó, tín hiệu quá cảnh lớn của một ngoại hành tinh có thể có giúp chúng ta có thể quan sát bầu khí quyển của hành tinh đá tiềm năng, nếu có, bằng kính viễn vọng thế hệ mới. Các nhà thiên văn học muốn sử dụng tất cả các đài quan sát được xây dựng và lên kế hoạch, bao gồm cả kính thiên văn James Webb, trên mặt đất Kính thiên văn cực lớncũng như tương lai nguồn gốc, HabEx i CỬA HÀNGnếu chúng phát sinh.

Có một vấn đề trong lĩnh vực nghiên cứu, nghiên cứu và thăm dò ngoại hành tinh đang mở rộng tuyệt vời này, không đáng kể vào lúc này, nhưng có thể trở nên cấp bách theo thời gian. Chà, nếu nhờ vào các công cụ ngày càng tiên tiến hơn, cuối cùng chúng ta cũng có thể phát hiện ra một ngoại hành tinh - hành tinh song sinh của Trái đất đáp ứng tất cả các yêu cầu phức tạp, chứa đầy nước, không khí và nhiệt độ vừa phải, và hành tinh này sẽ trông “miễn phí” , sau đó không có công nghệ cho phép bay đến đó vào một thời điểm hợp lý, nhận ra nó có thể là một cực hình.

Nhưng, may mắn thay, chúng tôi chưa gặp vấn đề như vậy.