Star Smashups می تواند زیستگاه های سیاره ای ، پیشنهادات تحقیقاتی را تغذیه کند


در جستجوی حیات فرازمینی ، زمین – به عنوان تنها سیاره شناخته شده برای سکونت – همیشه نقطه آغازین بوده است. ناتالی باتالا ، ستاره شناس در دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کروز گفت: “ما به دنبال چیزی برای یادآوری خانه هستیم.” این بدان معنی است که یک سیاره سنگی در فاصله دقیق از ستاره خود – یک ستاره خورشید مانند – نور ستاره را به اندازه کافی جذب می کند تا آب سطح به شکل مایع وجود داشته باشد.

اما همانطور که ستاره شناسان هزاران سیاره را کشف کرده اند ، با یک باغ وحش گیج کننده از جهان های مختلف روبرو شده اند. بنابراین یک سیاره سنگی – تا آنجا که تلسکوپ های امروزی می توانند درک کنند – شبیه زمین است ، ممکن است چیزی کاملا متفاوت از دنیایی باشد که می شناسیم. اما شرایط این سیارات سنگلاخ تا چه اندازه می تواند متغیر و غیرخاکی باشد؟ و آیا حتی دنیاهای بیگانه می توانند زندگی را پنهان کنند؟

باتالها می گوید: “چه فرآیندهای فیزیکی باعث تنوع بیشتر آنها می شود؟” “این همان چیزی است که ما سعی در درک آن داریم.”

بسیاری از این فرایندهای فیزیکی در اعماق کره زمین اتفاق می افتد. به طور خاص ، موجودی داخلی عناصر رادیواکتیو در جهان می تواند با گرم کردن فضای داخلی آن ، تأثیر زیادی در قابلیت سکونت آن داشته باشد. تصور می شود یک منبع پایدار گرمای ژئوفیزیکی برای تکتونیک صفحه و تولید یک میدان مغناطیسی در این سیاره بسیار مهم است ، که به نوبه خود برای حیات – حداقل در زمین – حیاتی به نظر می رسد. با حرارت داخلی ، مشابه عملکرد نوار نقاله صفحات تکتونیکی که در سطح زمین بلغزانند ، به ثبات آب و هوای سیاره کمک می کند. تکتونیک صفحه با بازیافت کربن در طول زمان زمین شناسی ، دی اکسید کربن موجود در جو را تنظیم می کند. میدان مغناطیسی موجود در سیاره ما ، که به محافظت در برابر تابش شدید کیهانی کمک می کند ، در اثر جریان های الکتریکی که در لایه های چرخان آهن مذاب به هسته زمین افزایش می یابد ، تشکیل می شود. این “دینامو” زمین شناسی به میزان گرمای رادیوژنیک گوشته بستگی دارد.

یک مطالعه جدید اکنون دریافت که یک جهان مسکونی ممکن است واقعاً به مقدار مناسب این رادیونوکلیدها نیاز داشته باشد. ممکن است تعداد بسیار زیادی و یک سیاره فاقد پویایی خشمگین برای ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی باشد – اما ممکن است دارای جو متراکم و غیر مهمان نوازی باشد که توسط سنگ داغ پخته شده است. فضای بسیار کم و خنک سیاره می تواند به حدی سرد و بی اثر باشد که به هیچ وجه قادر به حفظ فعالیت زمین شناسی زیادی نباشد – که حتی ممکن است سرعت دینام را متوقف کند.

فرانسیس نیمو ، ژئوفیزیکدان از دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کروز و نویسنده اصلی این تحقیق ، که هفته گذشته منتشر شد ، گفت: “حتی اگر سیاره ای با همان جرم و سن زمین را پیدا کنید ، می تواند کاملا متفاوت باشد.” مجلات نجومی نجومی.

آیا شما یک سیاره قابل سکونت دارید؟ با تشکر از ستاره های خوش شانس (نوترون) شما

محققان اولین کسی نیستند که چگونه رادیونوکلیدها می توانند بر فضای داخلی کره زمین تأثیر بگذارند. استفان موئیس ، زمین شناس از دانشگاه کلرادو بولدر که بخشی از مطالعه جدید نبود ، گفت: “این مقاله” با جزئیات بیشتر از آنچه من تا به حال اثرات ژئوفیزیکی و ژئودینامیکی فرآیندهای مختلف گرما بر روی سیارات فراخورشیدی زمین را دیده ام ، بررسی می کند. “

در سیاره خودمان ، همرفت حرارتی همان چیزی است که دینامو به حرکت در می آورد: کره های داغ آهن مذاب از اعماق بالا می آیند تا گوشته سردتر آن را پیدا کنند ، جایی که سپس سرد می شوند و دوباره به هسته فرو می روند. این گردش گرما را به گوشته منتقل می کند و سپس با عملکرد تکتونیک صفحه ای آن را از طریق سطح آزاد می کند. مواد گوشته گرم از طریق شکافهای پوسته در مرز صفحه و سایر مناطق فعال تکتونیکی نشت می کند. و یک سنگ سطح سرد در گوشته گرم فرو می رود ، و آن را مانند یخ اضافه شده به یک نوشیدنی تست شده خنک می کند. نیمو می گوید اگر از اهمیت فوق الذکر برای تنظیم آب و هوای زمین صرف نظر کنیم ، بدون تکتونیک صفحه ای ، گوشته را نمی توان به طور موثر خنک کرد ، بنابراین از فرار گرما از هسته جلوگیری می کند. یعنی اگر زمین فاقد تکتونیک صفحه ای باشد ، همرفت و در نتیجه دینامیکی وجود نخواهد داشت.

داشتن یک سیاره سنگی از تکتونیک دینامو و صفحات از پیش تعیین نشده است. از بین همه جهانهای زمینی که به دور خورشید ما می چرخند ، فقط زمین می تواند به هر دو افتخار کند ، بیشتر به دلیل گرما که هنوز در داخل آن قفل شده است. امروز ، موجسیس می گوید ، تقریبا نیمی از گرمای زمین توسط آن باقی مانده است تولد – ساخته شده از اثرات انرژی سنگهای بی شماری است که طی ده ها میلیون سال توسط جاذبه جمع آوری شده است. اکنون بیشتر گرمای داخلی سیاره ما از رادیونوکلئیدهای توریم 232 و اورانیوم 238 حاصل می شود.

این رادیونوکلیدها ، در میان دیگر ، به احتمال زیاد در برخورد فاجعه بارانه ستاره های نوترونی ساخته شده اند – اجساد ستاره ای فوق العاده متراکم که در اثر انفجار ستاره های عظیم به جا مانده اند. در طی این حوادث ، نوترون ها بر روی هسته های سنگین فرود می آیند و هسته های سنگین تری نیز می سازند ، سپس بعضی از آنها در فضای وسیع تر منفجر می شوند. چنین برخوردهایی نادر است و تقریباً در هر 100000 سال یکبار در کهکشان بزرگی مانند کهکشان راه شیری اتفاق می افتد. هر بار ، رویدادها انفجارهایی از رادیونوکلیدها تولید می کنند که در نهایت در ابرهای گسترده ای از گاز و گرد و غبار سقوط می کنند ، که گاه گاهی فرو می ریزند و ستاره ها و سیارات را تشکیل می دهند. از آنجا که برخوردها بسیار کم است ، فراوانی رادیونوکلئیدها در ستاره ها در کهکشان راه شیری بسیار متفاوت است و از 30 تا 300 درصد از سطح “محلی” منظومه شمسی متغیر است.

سه نسخه از یک سیاره سنگی با مقادیر مختلف گرمایش رادیوژنیک. سیاره میانی با زمین ساختی صفحه ای و یک میدان مغناطیسی تولید شده توسط دینام مشابه زمین است. سیاره فوقانی ، با گرمایش رادیوژنیک بیشتر ، دارای آتشفشانی شدیدی است ، اما فاقد دینامو یا میدان مغناطیسی است. سیاره پایین که به دلیل گرمایش رادیوژنیک کمتر فاقد آتشفشان است ، از نظر زمین شناسی بی اثر است. اعتبار: ملیسا ویس UCSC

دینامو زلاتوکوس

محققان برای دیدن اینکه چگونه چنین گستردگی فراوانی رادیونوکلئید می تواند بر سیارات زمینی تأثیر بگذارد ، به یک مدل رایانه ای شبیه سازی کردند که جریان گرما را در داخل جهان شبیه سازی می کند. آنها دریافتند که تجمع توریم و اورانیوم گوشته را چنان گرم می کند که به عنوان یک پتو عایق عمل می کند و از خروج گرما از هسته مایع جلوگیری می کند. اگر گرما نتواند فرار کند ، همرفت وجود ندارد ، به این معنی که دینامو و میدان مغناطیسی وجود ندارد. گوشته داغتر نیز آتشفشانهای ساطع کننده گاز بیشتری تولید می کند که می تواند فضایی خفقان آور و متراکم را ایجاد کند.

اما اگر میزان فراوانی رادیونوکلیدها خیلی کم باشد ، گوشته آنقدر سرد می شود که سفت می شود. اتصالات انقباضی دال باید در شکاف ستونها قطع شود و باید از شکاف ستونها بگذرد. بدون تکتونیک صفحه ای گوشته را خنک می کند و گرما را از هسته می گیرد ، دینام دوباره خاموش می شود.

اگر راه دیگری برای تولید گرمای داخلی وجود نداشته باشد ، ممکن است یک سیاره قابل سکونت به مقدار مناسب رادیونوکلیدها احتیاج داشته باشد ، کمی شبیه دمای متوسط ​​یک کاسه کف با فرنی در داستان افسانه ای “گلدوز و سه خرس”.

برای یافتن چنین سیاره ای ، ستاره شناسان می توانند با مشاهده طیف آن ستاره ، روش تقسیم نور ستاره به طول موج های تشکیل دهنده آن را که رمزهای شیمیایی عناصر را کد می کند ، رادیونوکلئیدها را در ستاره دریافت کننده آن اندازه گیری کنند. از آنجا که هر دو ستاره و سیاره از یک ابر گاز و گرد و غبار تشکیل شده اند ، ترکیب شیمیایی آنها باید یکسان باشد. در عمل ، اندازه گیری توریم و اورانیوم از این طریق دشوار است ، بنابراین در مطالعه جدید ، محققان پیشنهاد می کنند به جای آن ، به دنبال یوروپیوم ، عنصر دیگری که در اثر برخورد ستاره های نوترونی تولید می شود و دارای یک امضای طیف سنجی واضح تر ، باشد.

به هر حال این ایده است. کریگ اونیل ، ژئوفیزیکدان از دانشگاه مک کواری در استرالیا که در این مطالعه نقش نداشت ، گفت: این مدل ساده است و از همان ابتدا نشان می دهد که این سیاره دارای زمین ساختی صفحه ای است. یک فرض معتبر برای سیارات فراخورشیدی است ، باید دید ، “. “این مدلها میدانهای مغناطیسی را بسیار راحت تر از مدلهای بدون تکتونیک صفحه تولید می کنند.”

نیمو می گوید ، در واقع ، هیچ کس به طور کامل از هر ماده مورد نیاز برای تکتونیک صفحه مطمئن نیست. به عنوان مثال ، اثرات روان کننده آب بر روی حرکات سنگ می تواند حیاتی باشد – اگرچه همه موافقند که این دستورالعمل شامل گرمای داخلی زیادی است. بنابراین چگونگی بستگی آن به رادیونوکلئیدها نامشخص است. وی می گوید: “ما حتی نمی فهمیم كه چگونه ساخت زمین ساخت صفحه در این منظومه شمسی كار می كند.”

موسی می گوید که یکی دیگر از ناشناخته های مهم ، تشکیل سیارات است ، یک روند پیچیده که می تواند منجر به تغییراتی در مخازن عناصر رادیوژنیک و گرمای داخلی در جهان شود. به عنوان مثال ، آیا سیارات عمدتا در اثر برخورد شدید سنگها به اندازه ماه یا انباشت کمی ملایمتر از دسته سنگریزه ها تشکیل شده اند؟ او می گوید: “بسته به اینکه کدام مدل را انتخاب می کنید ، می توانید نتایج مختلفی را در ترکیب بدست آورید.” بنابراین ، اندازه گیری رادیونوکلئیدها در یک ستاره گیرنده لزوماً منعکس کننده آنچه در سیارات آن است ، نخواهد بود.

اما اگر این یافته ها حقیقت داشته باشند ، جستجوی یوروپیوم ستاره ای می تواند به منجمان کمک کند تا سیستم های سیاره ای پیدا کنند که به احتمال زیاد جهان های قابل سکونت را در خود جای داده است. باتالا ، که بخشی از مطالعه نبود ، می گوید که این بسیار مفید خواهد بود. وی افزود: “ما بیرون خواهیم رفت و میزان فراوانی ستاره ها را اندازه خواهیم گرفت.” “و شاید این به ما کمک کند تا انتخاب هدف خود را برای مشاهدات اولیه خود با یک ماموریت فضایی در آینده اصلاح کنیم.”


منبع: khabar-dirooz.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*