Odkryto już tysiące planet pozasłonecznych. Jednak stwierdzenie, czy rozwinęła się na nich biosfera, może być trudne. Naukowcy poszukują więc jednoznacznych a przy tym jak najłatwiejszych do zidentyfikowania bioindykatorów. Jednym z nich jest tlen, którego cząsteczki zostawiają liczne sygnatury w widzialnym zakresie widma i w podczerwieni. Planeta z atmosferą o znacznej koncentracji tego pierwiastka niemal na pewno jest siedliskiem organizmów fotosyntetyzujących. Metan, również uważany za bioindykator, nie daje tak jednoznacznych wskazówek. Na Ziemi wytwarzają go wprawdzie głównie organizmy żywe, ale gdzie indziej może być produktem reakcji geochemicznych . Obiecującymi bioindykatorami wydają się natomiast barwniki umożliwiające fotosyntezę.
Na Ziemi takim barwnikiem jest głównie chlorofil, mniejszą rolę odgrywają karotenoidy.
Popularność chlorofilu jest prawdopodobnie związana z charakterystyką widmową Słońca, położeniem naszej planety w Układzie Słonecznym, jej odległością od Słońca oraz składem atmosfery. Te czynniki decydują bowiem że do powierzchni ziemi dociera najwięcej światła czerwonego o długości fali 620-750 nm. Trochę mniej niebieskiego a najmniej zielonego. Światło czerwone i niebieskie jest więc najpopularniejszym "paliwem" dla fotosyntezy na Ziemi. Chlorofil, który pochłania głównie światło niebieskie i czerwone, zaś odbija zielone, jest do tych warunków dobrze przystosowany (dodatkowo jego wysoki współczynnik odbicia w podczerwieni zapobiega przegrzewaniu się roślin).
Na planetach krążących wokół gwiazd chłodniejszych lub gorętszych od Słońca chlorofil byłby jednak mało wydajny. Jego miejsce prawdopodobnie zajęłyby barwniki, które na Ziemi odgrywają drugorzędną rolę bądź nie występują w ogóle.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, w których planety ziemiopodobne z atmosferami umożliwiającymi istnienie życia umieszczali w ekosferach różnych gwiazd. W ten sposób uzyskali widma światła docierającego do powierzchni planet, po czym – zakładając, że wszystkie prawidłowości na Ziemi odnoszą się także do biosfer pozaziemskich – określili podstawowe cechy widmowe występujących w nich barwników i przewidywaną wydajność fotosyntezy.
Okazało się, że na planetach gwiazd należących do typu widmowego F oraz typów K i M mogą istnieć rośliny zdolne do fotosyntezy na skalę porównywalną do obserwowanej na Ziemi. Co więcej, pozostawiane przez nie ślady w widmach planet mogą być tak wyraźne, że dałoby się je wykryć za pomocą odpowiednio zaprojektowanej aparatury.
Ciekawym produktem ubocznym tych badań jest klucz przyporządkowujący gwieździe o danym typie widmowym kolory roślin na krążących wokół niej planetach.
Na przykład na planecie krążącej wokół żółtobiałej gwiazdy typu F2V flora miałaby do dyspozycji przede wszystkim światło niebieskie. Do wydajnej fotosyntezy najlepsze byłyby zatem barwniki pomarańczowe i czerwone. W pobliżu gwiazd typu F mogą też pojawić się rośliny białe. Z kolei rośliny na planetach gwiazd typu K2 i G do wykorzystania miałyby głównie światło czerwone. W ich wypadku najwydajniejszym barwnikiem byłby barwnik zielony, możliwe są też barwy żółta i pomarańczowa. Najbardziej kolorowo może być na planetach orbitujących wokół gwiazd typu M. Do ich powierzchni dociera więcej podczerwieni niż widzialnej części widma. Fotosynteza mogłaby przebiegać tam dzięki substancjom pochłaniającym właśnie takie fale. Rośliny żyjące na tych planetach mogłyby prezentować wszystkie kolory tęczy ale też na przykład nawet szare i czarne. Natomiast nigdzie nie występują rośliny niebieskie.
Na podstawie Świat Nauki 190 (6/07).
poniedziałek, 25 lutego 2013
poniedziałek, 11 lutego 2013
Druga Ziemia tylko 13 lś od nas?
Korzystając z danych zebranych przez kosmiczny teleskop Keplera, astronomowie z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dokonali analiz statystycznych, z których wynika, że sześć procent czerwonych karłów posiada planety o wielkości Ziemi na orbitach w tzw. strefach nadających się do zamieszkania, czyli w obszarach wokół gwiazd, w których woda może występować w stanie ciekłym na powierzchni planety.
„Wydawało się, że będzie trzeba szukać w olbrzymich odległościach, aby znaleźć planetę podobną do Ziemi. Okazuje się jednak, że prawdopodobnie czeka na dostrzeżenie w naszym sąsiedztwie” - mówi Courtney Dressing z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, współautorka badań.
Czerwone karły są mniejsze, chłodniejsze i świecą słabiej niż Słońce (ich maksymalna jasność wynosi zaledwie 10 proc. jasności Słońca), ale są najpowszechniejszymi gwiazdami w Drodze Mlecznej. Jest ich co najmniej 75 miliardów i stanowią trzy czwarte wszystkich gwiazd Galaktyki.
Dzięki swoim własnościom ułatwiają zadanie astronomom poszukującym planet pozasłonecznych. Sygnał od planety przechodzącej na tle gwiazdy jest w ich wypadku stosunkowo silny, gdyż im gwiazda jest mniejsza, tym większy procent jej światła blokuje planeta wielkości Ziemi.
Badacze przeanalizowali katalog z danymi Keplera, obejmujący 158 tysięcy gwiazd, aby zidentyfikować wszystkie obserwowane przez ten teleskop czerwone karły. Następnie dokonali dokładnych analiz własności tych gwiazd, wyznaczając ich rozmiary i temperaturę. Spośród znalezionych czerwonych karłów dla 95 przypadków naukowcy znaleźli kandydatki mogące posiadać planety, co oznacza, że co najmniej 60 proc. tego typu gwiazd ma planety mniejsze od Neptuna.
Biorąc pod uwagę, że wiele czerwonych karłów znajduje się w pobliżu Układu Słonecznego, statystyka wskazuje, że najbliższa przyjazna planeta wielkości Ziemi może znajdować się w odległości "zaledwie" 13 lat świetlnych.
Naukowcy nie podają jeszcze dokładnej nazwy planety, ale można przyjąć, że chodzi o odkrytą przez zespół międzynarodowy w gwiazdozbiorze Wagi planetę, krążącą wokół gwiazdy Gliese 581, na której może być temperatura od 0 do 40 st. C, czyli może tam istnieć woda w stanie ciekłym.
Wyliczono też, że 6 proc. ze wszystkich czerwonych karłów może posiadać ekosferę. – Teraz już wiemy, z jaką częstością planety nadające się do zamieszkania występują wokół czerwonych karłów, najbardziej powszechnych gwiazd naszej galaktyki – powiedział współautor badania David Charbonneau.
Badacze podkreślają że ponieważ czerwone karły są starsze od Słońca, możliwe, że życie na nich jest bardziej zaawansowane niż na Ziemi. - Wydaje nam się, że moglibyśmy znaleźć Ziemię, która miałaby nawet 10 mld lat – powiedział Charbonneau.
Większość ze znalezionych dotychczas kandydatek na planety nie ma odpowiednich rozmiarów, ani temperatury, aby były podobne do Ziemi, ale trzy z nich wykazują takie cechy: KOI 1422.02 o rozmiarze 90 proc. wielkości naszej planety i okresie obiegu 20 dni, KOI 2626.01 która jest 1,4 razy większa od Ziemi i obiega swoją gwiazdę co 38 dni oraz KOI 854.01 – 1,7 razy większa od Ziemi, z okresem orbitalnym 56 dni. Wszystkie te trzy układy gwiazdowe znajdują się od 300 do 600 lat świetlnych od nas.
Wyniki są zgodne z wcześniejszymi badaniami statystycznymi, przeprowadzonymi przez inne grupy astronomów, które wskazują, że planety są we Wszechświecie powszechne, prawdopodobnie liczniejsze niż gwiazdy.
„Wydawało się, że będzie trzeba szukać w olbrzymich odległościach, aby znaleźć planetę podobną do Ziemi. Okazuje się jednak, że prawdopodobnie czeka na dostrzeżenie w naszym sąsiedztwie” - mówi Courtney Dressing z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, współautorka badań.
Czerwone karły są mniejsze, chłodniejsze i świecą słabiej niż Słońce (ich maksymalna jasność wynosi zaledwie 10 proc. jasności Słońca), ale są najpowszechniejszymi gwiazdami w Drodze Mlecznej. Jest ich co najmniej 75 miliardów i stanowią trzy czwarte wszystkich gwiazd Galaktyki.
Dzięki swoim własnościom ułatwiają zadanie astronomom poszukującym planet pozasłonecznych. Sygnał od planety przechodzącej na tle gwiazdy jest w ich wypadku stosunkowo silny, gdyż im gwiazda jest mniejsza, tym większy procent jej światła blokuje planeta wielkości Ziemi.
Badacze przeanalizowali katalog z danymi Keplera, obejmujący 158 tysięcy gwiazd, aby zidentyfikować wszystkie obserwowane przez ten teleskop czerwone karły. Następnie dokonali dokładnych analiz własności tych gwiazd, wyznaczając ich rozmiary i temperaturę. Spośród znalezionych czerwonych karłów dla 95 przypadków naukowcy znaleźli kandydatki mogące posiadać planety, co oznacza, że co najmniej 60 proc. tego typu gwiazd ma planety mniejsze od Neptuna.
Biorąc pod uwagę, że wiele czerwonych karłów znajduje się w pobliżu Układu Słonecznego, statystyka wskazuje, że najbliższa przyjazna planeta wielkości Ziemi może znajdować się w odległości "zaledwie" 13 lat świetlnych.
Naukowcy nie podają jeszcze dokładnej nazwy planety, ale można przyjąć, że chodzi o odkrytą przez zespół międzynarodowy w gwiazdozbiorze Wagi planetę, krążącą wokół gwiazdy Gliese 581, na której może być temperatura od 0 do 40 st. C, czyli może tam istnieć woda w stanie ciekłym.
Wyliczono też, że 6 proc. ze wszystkich czerwonych karłów może posiadać ekosferę. – Teraz już wiemy, z jaką częstością planety nadające się do zamieszkania występują wokół czerwonych karłów, najbardziej powszechnych gwiazd naszej galaktyki – powiedział współautor badania David Charbonneau.
Badacze podkreślają że ponieważ czerwone karły są starsze od Słońca, możliwe, że życie na nich jest bardziej zaawansowane niż na Ziemi. - Wydaje nam się, że moglibyśmy znaleźć Ziemię, która miałaby nawet 10 mld lat – powiedział Charbonneau.
Większość ze znalezionych dotychczas kandydatek na planety nie ma odpowiednich rozmiarów, ani temperatury, aby były podobne do Ziemi, ale trzy z nich wykazują takie cechy: KOI 1422.02 o rozmiarze 90 proc. wielkości naszej planety i okresie obiegu 20 dni, KOI 2626.01 która jest 1,4 razy większa od Ziemi i obiega swoją gwiazdę co 38 dni oraz KOI 854.01 – 1,7 razy większa od Ziemi, z okresem orbitalnym 56 dni. Wszystkie te trzy układy gwiazdowe znajdują się od 300 do 600 lat świetlnych od nas.
Wyniki są zgodne z wcześniejszymi badaniami statystycznymi, przeprowadzonymi przez inne grupy astronomów, które wskazują, że planety są we Wszechświecie powszechne, prawdopodobnie liczniejsze niż gwiazdy.
Subskrybuj:
Komentarze (Atom)