Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Życie może istnieć też na księżycach 121 dużych planet pozasłonecznych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Poszukując życia na innych planetach naukowcy skupiają się na wodzie. Jest ona niezbędna dla życia na Ziemi, zatem jej obecność – lub przynajmniej warunki pozwalające na jej obecność – jest uważana za warunek sine qua non możliwości występowania życia na innych planetach. Badacze z MIT, Politechniki Wrocławskiej oraz innych uczelni proponują na łamach PNAS, by za ciała niebieskie zdolne do utrzymania życia uznać też i takie, na których mogą występować ciecze jonowe. A mogą one powstawać w warunkach, w jakich woda w stanie ciekłym nie może istnieć. Jeśli autorzy najnowszych badań mają rację, to liczba potencjalnych miejsc istnienia życia w przestrzeni kosmicznej może być znacznie większa, niż uważamy. Oczywiście nie będzie to takie życie, jakie znamy z Ziemi.
Ciecze jonowe to substancje chemiczne składające się z jonów. To sole, które pozostają w stanie płynnym w temperaturze poniżej 100 stopni Celsjusza. Ciecze takie mają bardzo niską prężność par, co oznacza, że niemal się nie ulatniają.
Z badań, w których brał udział doktor Janusz Pętkowski z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, wynika, że ciecze jonowe mogą z łatwością powstawać ze składników, których obecność jest spodziewana na niektórych planetach i księżycach. Badacze wykazali, że mieszanina kwasu siarkowego i niektórych składników organicznych zawierających azot, prowadzi do utworzenia cieczy jonowej. Kwas siarkowy jest emitowany przez wulkany, a składniki organiczne z azotem wykrywamy na asteroidach czy planetach, więc mogą być szeroko rozpowszechnione.
Jak już wspomnieliśmy, ciecze jonowe mają niską prężność par, mogą powstawać i pozostawać stabilne przy wyższych temperaturach i niższym ciśnieniu atmosferycznym niż woda w stanie ciekłym. Zatem na tych ciałach niebieskich, na których woda nie może powstać lub się utrzymać, mogą istnieć ciecze jonowe. A, jak zauważają badacze, w cieczach takich niektóre biomolekuły – jak pewne białka – mogą być stabilne. Kierująca pracami zespołu badawczego doktor Rachana Agrawal zauważa, że jeśli w poszukiwaniu pozaziemskiego życia uwzględnimy ciecze jonowe, znacząco zwiększymy ekosferę, czyli obszar wokół gwiazd, w którym może istnieć życie.
Badania nad cieczami jonowymi w kontekście istnienia życia rozpoczęto w związku z rozważaniem o obecności życia na Wenus. A raczej w górnych warstwach atmosfery, gdyż na powierzchni planety panuje temperatura rzędu 467 stopni Celsjusza, a ciśnienie atmosferyczne jest 90-krotnie większe niż na powierzchni Ziemi. Bardziej przyjazne warunki panują wśród chmur, w górnych warstwach atmosfery. Nie od dzisiaj mówi się o zorganizowaniu misji badawcza w te regiony.
Chmury na Wenus składają się głównie z kwasu siarkowego. Naukowcy z MIT prowadzą eksperymenty, których celem jest opracowanie technik zbierania i badania próbek podczas misji. Jeśli takie próbki zostałyby zebrane, zbadanie istniejących w nich związków organicznych będzie wymagało najpierw odparowania kwasi siarkowego. Badacze stworzyli więc pracujący przy niskim ciśnieniu układ, w którym odparowywali kwas siarkowy z roztworu kwasu i glicyny. Jednak za każdym razem, gdy usunęli większość kwasu, w urządzeniu pozostawała warstwa cieczy. Uczeni szybko zdali sobie sprawę, że kwas siarkowy przereagował z glicyną, tworząc ciecz jonową, która utrzymywała się w szerokim zakresie temperatur i ciśnienia. Wtedy też zespół Agrawal wpadł na pomysł, by sprawdzić, czy ciecze jonowe mogą powstawać i utrzymywać się na planetach, na których panują zbyt wysokie temperatury lub zbyt niskie ciśnienie, by utrzymała się na nich woda w stanie ciekłym.
Eksperymentatorzy przetestowali mieszaniny kwasu siarkowego z ponad 30 związkami organicznymi zawierającymi azot. Mieszaniny tworzyli m.in. na powierzchni skał bazaltowych, które istnieją na wielu planetach. Byliśmy zdumieni, w jak wielu różnych warunkach dochodzi do powstania cieczy jonowej. Jeśli umieścisz kwas siarkowy i związki organiczne na bazalcie, nadmiar kwasu siarkowego wsiąknie w bazalt, a na powierzchni pozostaną krople cieczy jonowej. Formowała się ona w każdych testowanych przez nas warunkach, mówi współautorka badań Sara Seager.
Ciecze jonowe powstawały w temperaturze do 180 stopni Celsjusza przy ekstremalnie niskim ciśnieniu. To oznacza, że mogą powszechnie występować na skalistych planetach czy księżycach. Wyobraźmy sobie planetę gorętsza od Ziemi, na której nie ma wody, a na której występuje, lub kiedyś występował, kwas siarkowy z aktywności wulkanicznej. Wystarczy, że ten kwas będzie miał kontakt ze związkiem organicznym. A związki te są powszechne w Układzie Słonecznym, wyjaśnia Seager. Tak utworzona ciecz jonowa może teoretycznie istnieć przez tysiąclecia, stając się oazą prostych form życia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy przeprowadzono trójwymiarowe obserwacje atmosfery planety pozasłonecznej. Dokonał tego międzynarodowy zespół złożony z naukowców ze Szwajcarii, Francji, Hiszpanii, Chile, Kanady, Szwecji, USA i Portugalii wykorzystując wszystkie cztery duże teleskopy tworzące Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego. Celem badań był ultragorący jowisz WASP-121b, położony 900 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Rufy. Znajduje się tak blisko gwiazdy, że obiega ją w 30 godzin.
Niezwykłą atmosferę WASP-121b opisywaliśmy wcześniej w tekście Potężny wiatr i deszcz z kamieni szlachetnych, pierwszy dokładny obraz nocnej strony egzoplanety. Teraz udało się ją zbadać w 3D.
Ultragorące jowisze, ekstremalna klasa planet nieobecna w Układzie Słonecznym, dają wyjątkowy wgląd w procesy atmosferyczne. Ekstremalne różnice temperatur pomiędzy stroną dzienną a nocną każą zadać sobie fundamentalne pytanie: jak jest tam rozłożona energia? Aby na nie odpowiedzieć, musimy obserwować trójwymiarową strukturę ich atmosfer, szczególnie zaś ich cyrkulację pionową, która może posłużyć jako test zaawansowanych Globalnych Modeli Cyrkulacji, stwierdzili autorzy badań.
Naukowcy zajrzeli w głąb atmosfery planety i zauważyli wiatry wiejące w różnych jej warstwach. Stworzyli dzięki temu trójwymiarową najbardziej szczegółową mapę atmosfery egzoplanety.
To, co zobaczyliśmy, zaskoczyło nas. Prąd strumieniowy niesie materiał wokół równika planety, a w niższych warstwach atmosfery ma miejsce inny przepływ, który przemieszcza gazy ze strony gorącej na zimną. Nigdy wcześniej, na żadnej planecie, nie obserwowaliśmy takiego klimatu, mówi Julia V. Seidel z francuskiego Observatoire de la Côte d’Azur. Zaobserwowany prąd strumieniowy rozciąga się na połowę planety, znacząco przyspieszając i gwałtownie skłębiając wysokie partie atmosfery, gdy przekracza gorącą stronę planety. W porównaniu z nim, nawet najpotężniejsze huragany Układu Słonecznego wydają się spokojnymi podmuchami, dodaje Seidel.
VLT pozwolił nam na jednoczesne śledzenie trzech różnych warstw atmosfery, cieszy się Leonardo A. dos Santos ze Space Telescope Science Institute w USA. Uczeni śledzili przemieszczanie się w atmosferze żelaza, sodu i wodoru, dzięki czemu mogli obserwować dolną, średnią i górną warstwę. Tego typu obserwacje trudno jest wykonać za pomocą teleskopów w przestrzeni kosmicznej, co pokazuje, jak ważne są naziemne badania egzoplanet, dodaje uczony.
Niespodzianką była obecność tytanu, który zauważono pod obserwowanym prądem strumieniowym. Wcześniejsze badania nie wykazały obecności tego pierwiastka. Prawdopodobnie dlatego, że jest ukryty w głębokich warstwach atmosfery.
Niezwykłym osiągnięciem jest możliwość tak szczegółowego badania atmosfery planet położonych tak daleko od Ziemi, ich składu chemicznego i wzorców pogodowych. Jednak do zbadania egzoplanet wielkości Ziemi konieczne będą większe teleskopy. Jednym z nich może być Extremely Large Telescope (ELT), budowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe na pustyni Atacama.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba po raz pierwszy został użyty do potwierdzenia istnienia egzoplanety, planety obiegającej inną gwiazdę niż Słońce. Planeta LHS 475 b jest niemal identycznej wielkości, co Ziemia. Jej średnica wynosi 99% średnicy naszej planety.
Kevin Stevenson i Jacob Lustig-Yaeger z Applied Physics Laboratory Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa postanowili wykorzystać Webba do potwierdzenia istnienia planety pozasłonecznej. Starannie wybrali cel swoich obserwacji i po zaledwie dwóch tranzytach, wykorzystując zamontowany na Webbie NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) byli w stanie potwierdzić, że wytypowany obiekt to rzeczywiście planeta. Nie ma co do tego wątpliwości. Dane z Webba to potwierdzają. Fakt, że to mała skalista planeta tylko pokazuje możliwości obserwatorium, stwierdził Stevenson.
Eksperci zauważają, że tak jednoznaczne i dobrej jakości dane przekazane przez Teleskop Webba, a dotyczące skalistej planety wielkości Ziemi to kolejny dowód, że Teleskop otwiera przed nauką zupełnie nowe możliwości w dziedzinie badania atmosfer egzoplanet. Webb przybliża nas do lepszego zrozumienia planet podobnych do Ziemi, znajdujących się poza Układem Słonecznym. A jego misja dopiero się rozpoczęła, powiedział Mark Clampin, dyrektor Wydziału Astrofizyki w NASA.
Webb to jedyny teleskop zdolny do badania atmosfer egzoplanet wielkości Ziemi.
Naukowcy próbują teraz zbadać atmosferę LHS 475 b. Na razie nie wiedzą, czy w ogóle ma ona atmosferę. Jednak dzięki danym z Webba już są w stanie wykluczyć różne rodzaje atmosfer. Wiadomo, że planeta nie ma na przykład gęstej zdominowanej przez metan atmosfery, jak księżyc Saturna Tytan. Możliwe, że w ogóle nie ma atmosfery lub też jej atmosfera składa się np. wyłącznie z dwutlenku węgla. Na razie Webb dostarczył zbyt małej ilości danych. Pozwolił natomiast stwierdzić, że powierzchnia planety jest o kilkaset stopni cieplejsza, niż powierzchnia Ziemi. Jeśli wykryjemy chmury, będzie można przypuszczać, że LHS 475 b jest podobna do Wenus.
Wiemy również, że planeta obiega swoją gwiazdę w ciągu zaledwie dwóch dni. Jest więc bliżej gwiazdy, niż Merkury Słońca, jednak jej gwiazda to czerwony karzeł dwukrotnie chłodniejszy od Słońca, zatem naukowcy spodziewają się, że mimo niewielkiej odległości od gwiazdy planeta może posiadać atmosferę.
Badana planeta znajduje się dość blisko, w odległości 41 lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Oktanta.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) dostarczył pierwszy w historii pełny profil molekularny i chemiczny atmosfery planety pozasłonecznej. Inne teleskopy przekazywały już wcześniej dane dotyczące pojedynczych składników atmosfer, jednak dzięki Webbowi poznaliśmy wszystkie atomy, molekuły, a nawet aktywne procesy chemiczne obecne w atmosferze odległej planety. Przekazane dane dają nam nawet wgląd w ukształtowanie chmur, dowiedzieliśmy się, że są one pofragmentowane, a nie pokrywają planety nieprzerwaną warstwą.
Przekazane informacje dotyczą atmosfery planety WASP-39b, na której trenowano instrumenty Webba. To gorący saturn, zatem planeta o masie dorównującej Saturnowi, ale znajdująca się na orbicie bliższej gwiazdy niż Merkury. WASP-39b oddalona jest od Ziemi o około 700 lat świetlnych.
Natalie Batalha z University of California w Santa Cruz (UC Santa Cruz), która brała udział w koordynacji badań, mówi, że dzięki wykorzystaniu licznych instrumentów Webba działających w podczerwieni udało się zdobyć dane, które dotychczas były dla ludzkości niedostępne. Możliwość uzyskania takich informacji całkowicie zmienia reguły gry, stwierdza uczona.
Badania zaowocowały przygotowaniem pięciu artykułów naukowych, z których trzy są właśnie publikowane, a dwa recenzowane.
Jednym z bezprecedensowych odkryć dokonanych przez Webba jest zarejestrowanie obecności dwutlenku siarki, molekuły powstającej w wyniku reakcji chemicznych zapoczątkowywanych przez wysokoenergetyczne światło docierające od gwiazdy macierzystej. Na Ziemi w podobnym procesie powstaje ochronna warstwa ozonowa.
Po raz pierwszy w historii mamy dowód na reakcję fotochemiczną na egzoplanecie, mówi Shang-Min Tasi z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który jest głównym autorem artykułu na temat pochodzenia dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39b. Odkrycie to jest niezwykle ważne dla zrozumienia atmosfer egzoplanet. Informacje dostarczone przez Webba zostaną użyte do zbudowania fotochemicznych modeli komputerowych, które pozwolą nam wyjaśnić zjawiska zachodzące w atmosferze egoplanet. To z kolei zwiększy nasze możliwości poszukiwania życia na planetach pozasłonecznych. Planety są zmieniane i modelowane przez promieniowanie ich gwiazd macierzystych. Takie właśnie zmiany umożliwiły powstanie życia na Ziemi, wyjaśnia Batalha.
WASP-39b znajduje się aż ośmiokrotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. To zaś okazja do zbadania wpływu gwiazd na egzoplanety i lepszego zrozumienia związków pomiędzy gwiazdą a planetą. Specjaliści będą mogli dzięki temu lepiej pojąć zróżnicowanie planet we wszechświecie.
Poza dwutlenkiem siarki Webb wykrył też obecność sodu, potasu, pary wodnej, dwutlenku węgla oraz tlenku węgla. Nie zarejestrował natomiast oczywistych śladów obecności metanu i siarkowodoru. Jeśli gazy te są obecne w atmosferze, to jest ich niewiele.
Astrofizyk Hannah Wakeford z University of Bristol w Wielkiej Brytanii, która specjalizuje się w badaniu atmosfer egzoplanet jest zachwycona danymi z Webba. Przewidywaliśmy, co może nam pokazać, ale to, co otrzymaliśmy, jest bardziej precyzyjne, zróżnicowane i piękne niż sądziliśmy, stwierdza.
Teleskop dostarczył tak szczegółowych informacji, że specjaliści mogą też określać wzajemne stosunki pierwiastków, np. węgla do tlenu czy potasu do tlenu. Tego typu informacje pozwalają zrekonstruować sposób tworzenia się planety z dysku protoplanetarnego otaczającego jej gwiazdę macierzystą.
Skład atmosfery WASP-39b wskazuje, że w procesie powstawania dochodziło do licznych zderzeń i połączeń z planetozymalami, czyli zalążkami planet. Obfitość siarki w stosunku do tlenu wskazuje prawdopodobnie, że doszło do znaczącej akrecji planetozymali. Dane pokazują też, że tlen występuje w znacznie większej obfitości niż węgiel, a to potencjalnie oznacza, że WASP-39b uformowała się z daleka od gwiazdy, mówi Kazumasa Ohno z UC Santa Cruz.
Dzięki Webbowi będziemy mogli dokładnie przyjrzeć się atmosferom egzoplanet. To niezwykle ekscytujące, bo całkowicie zmieni naszą wiedzę. I to jedna z najlepszych stron bycia naukowcem, dodaje Laura Flagg z Cornell University.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.