ขนาดดาวเคราะห์มีความสำคัญสำหรับความอยู่อาศัยด้วย

Send

เพื่อให้สามารถอยู่อาศัยได้ดาวเคราะห์ต้องมีน้ำของเหลว เซลล์หน่วยที่เล็กที่สุดในชีวิตต้องการน้ำเพื่อใช้ในการทำงาน สำหรับน้ำของเหลวที่มีอยู่อุณหภูมิของโลกจะต้องถูกต้อง แต่ขนาดของดาวเคราะห์ล่ะ?

หากไม่มีมวลเพียงพอดาวเคราะห์จะไม่มีแรงโน้มถ่วงพอที่จะเกาะกับน้ำได้ การศึกษาใหม่พยายามที่จะเข้าใจว่าขนาดมีผลต่อความสามารถของดาวเคราะห์ในการกักเก็บน้ำอย่างไรและผลก็คือความเป็นอยู่ของมัน

ปัญหาของสิ่งที่อาจทำให้ดาวเคราะห์อยู่อาศัยได้คือการอภิปรายอย่างต่อเนื่อง ไม่เพียง แต่สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบ แต่สำหรับดวงจันทร์บางดวงในอนาคตของระบบสุริยะของเราเอง นักวิทยาศาสตร์มีความคิดที่ดีว่าพลังงานที่ดาวเคราะห์ต้องการรับจากดาวฤกษ์เพื่อรักษาน้ำของเหลว นั่นเป็นความคิดที่ได้รับความนิยมของ“ Goldilocks Zone” หรือเขตที่อยู่อาศัยของดวงดาวซึ่งอยู่ไม่ไกลจากดาวฤกษ์เพื่อให้น้ำของเหลวยังคงอยู่บนดาวเคราะห์

ด้วยการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ในโซนเอื้ออาศัยและเมื่อเราได้รับกล้องโทรทรรศน์และเทคนิคที่ดีกว่าในการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบในรายละเอียดมากขึ้นนักวิทยาศาสตร์ต้องการข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่ดาวเคราะห์ใช้ในการสำรวจทรัพยากร ดังที่บทความนี้แสดงให้เห็นว่ามวลของดาวเคราะห์อาจเป็นตัวกรองที่มีประโยชน์

กระดาษใหม่นี้มีชื่อว่า“ Atmospheric Evolution of Waterworlds ที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ” เผยแพร่ในวารสาร Astrophysical Journal ผู้เขียนหลักคือ Constantin W. Arnscheidt นักศึกษาปริญญาโทที่ MIT

เพื่อรักษาน้ำของเหลวบนพื้นผิวและบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบหรือเอ็กโซมูนจะต้องมีมวลเพียงพอมิฉะนั้นน้ำและบรรยากาศจะลอยลงสู่อวกาศ และมันต้องยึดติดกับน้ำนานพอที่จะให้ชีวิตปรากฏ นักดาราศาสตร์ใช้สนามเบสบอลเป็นเวลาพันล้านปีเพื่อให้เกิดขึ้น

“ เมื่อผู้คนคิดเกี่ยวกับขอบด้านในและด้านนอกของเขตที่อยู่อาศัยพวกเขามักจะคิดเกี่ยวกับมันเป็นเชิงพื้นที่ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์อยู่ใกล้กับดาวมากแค่ไหน” Constantin Arnscheidt ผู้เขียนบทความคนแรกกล่าว “ แต่จริงๆแล้วยังมีตัวแปรอื่น ๆ อีกมากมายสำหรับความเป็นอยู่รวมถึงมวล การกำหนดขอบเขตที่ต่ำกว่าสำหรับความเป็นอยู่ในแง่ของขนาดดาวเคราะห์ทำให้เรามีข้อ จำกัด ที่สำคัญในการตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบและดาวเคราะห์นอกระบบ

ขนาดและช่วงของเขตเอื้ออาศัยขึ้นอยู่กับดาว ดาวฤกษ์ที่มีพลังน้อยกว่าเช่นดาวแคระแดงสร้างเขตเอื้ออาศัยใกล้ตัวมันเองมากกว่าดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อย่างดวงอาทิตย์ของเรา นี่เป็นที่เข้าใจกันดี หากดาวเคราะห์อยู่ไกลจากดาวฤกษ์มากเกินไปน้ำก็จะหยุดนิ่ง ใกล้เกินไปและปรากฏการณ์เรือนกระจกจากการหลบหนีเกิดขึ้นและน้ำเปลี่ยนเป็นไอน้ำและสามารถต้มออกไปในอวกาศได้

แต่สำหรับดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีมวลน้อยกว่า พวกเขาอาจต้านทานการเกิดภาวะเรือนกระจกที่ไม่สามารถหนีได้

เมื่อดาวเคราะห์มวลต่ำอุ่นบรรยากาศจึงขยายตัว มันจะใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับขนาดของดาวเคราะห์ที่ล้อมรอบ นั่นมีสองเอฟเฟกต์: ขนาดพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นหมายถึงชั้นบรรยากาศสามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าที่เคยเป็นและมันยังสามารถแผ่พลังงานได้มากกว่าที่เคยเป็น

จากผลการวิจัยโดยรวมจากการวิจัยพบว่าบรรยากาศที่ขยายตัวนั้นทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกที่ไม่สามารถหนีได้และพวกเขาสามารถรักษาน้ำของเหลวผิวดินไว้ได้ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถเข้าใกล้ดาวของพวกเขาได้โดยไม่สูญเสียน้ำจึงขยายโซน Goldilocks สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเล็ก

มีข้อ จำกัด แน่นอน หากดาวเคราะห์มวลต่ำมีขนาดเล็กเกินไปมันจะไม่มีแรงโน้มถ่วงเพียงพอและชั้นบรรยากาศจะถูกแยกออกไปและน้ำก็จะถูกดึงออกไปด้วยหรือแช่แข็งบนพื้นผิว นั่นหมายถึงโอกาสในชีวิตมีน้อย นักวิจัยบอกว่ามีขีด จำกัด ต่ำสุดที่สำคัญสำหรับดาวเคราะห์ที่จะอาศัยอยู่ได้ ซึ่งหมายความว่าไม่เพียง แต่จะมีวงดนตรีที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากซึ่งเป็นตัวกำหนดความเป็นอยู่ของโลก แต่มีขนาด จำกัด

เพียงแค่กล่าวว่าดาวเคราะห์อาจเล็กเกินไปที่จะเป็นที่อยู่อาศัยแม้ว่าจะอยู่ในเขต Goldilocks ก็ตาม

ขนาดที่สำคัญนั้นอ้างอิงจาก Arnscheidt และผู้เขียนคนอื่นของการศึกษาคือ 2.7 เปอร์เซ็นต์มวลของโลก พวกเขาบอกว่ามีขนาดเล็กกว่านั้นและดาวเคราะห์ก็จะไม่สามารถจับบรรยากาศและน้ำได้นานพอที่จะมีชีวิตปรากฏ สำหรับบริบทดวงจันทร์มีมวล 1.2% ของมวลโลกและปรอทอยู่ที่ 5.53 เปอร์เซ็นต์

นักวิจัยใช้ดาวเคราะห์คล้ายดาวหางเป็นตัวอย่าง ดาวหางมีน้ำจำนวนมากซึ่งระเหยไปเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ แต่พวกมันขาดมวลไอน้ำที่จำเป็นในการเกาะกับไอนั่นและพวกมันไม่สามารถสร้างบรรยากาศได้ น้ำสูญเสียไปสู่อวกาศ ดังนั้นดาวเคราะห์ที่เล็กเกินไปแม้ว่ามันจะมีน้ำมากก็ตาม

นักวิจัยใช้แบบจำลองเพื่อประเมินพื้นที่เอื้ออาศัยของดาวเคราะห์มวลต่ำรอบดาวฤกษ์สองประเภท: ดาวฤกษ์ชนิด M หรือดาวแคระแดงและดาวฤกษ์ประเภท G คล้ายดวงอาทิตย์ของเรา

พวกมันอาจแก้ปัญหาเรื่องการอยู่อาศัยในระบบสุริยะของเราได้อีกนาน ดวงจันทร์แกนิมีด, คาลลิสโตและยูโรปาของดาวพฤหัสทั้งหมดล้วนมีน้ำของเหลวจำนวนมากติดอยู่ใต้ชั้นน้ำแข็ง นักดาราศาสตร์สงสัยว่าพวกมันน่าจะอยู่ได้หรือไม่เมื่อดวงอาทิตย์แผ่พลังงานออกมามากขึ้นในอนาคต แต่ตามผลงานของผู้เขียนพวกเขาไม่มีมวลพอที่จะอุ้มน้ำนั้นแม้ว่าพวกเขาจะอบอุ่นพอ Ganymede เข้ามาใกล้ด้วยมวลโลก 2.5% แต่มีขนาดเล็กพอที่จะ“ เหมือนดาวหาง” และสูญเสียน้ำทั้งหมดไปยังอวกาศ

“ โลกใต้น้ำมวลต่ำมีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจในการค้นหาสิ่งมีชีวิตและบทความนี้แสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมของพวกเขามีความแตกต่างอย่างไรเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ที่คล้ายโลก” Robin Wordsworth รองศาสตราจารย์วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมกล่าว ทะเลและผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา “ เมื่อการสังเกตวัตถุประเภทนี้เป็นไปได้มันจะน่าตื่นเต้นที่จะลองทดสอบการทำนายเหล่านี้โดยตรง”

นักวิจัยตั้งสมมติฐานที่จำเป็นในการทำงาน พวกเขาคิดว่าบรรยากาศของโลกที่มีมวลน้อยเป็นไอน้ำบริสุทธิ์ พวกเขายังสันนิษฐานว่าน้ำถูกตรึงไว้ที่ 40% ของมวลดาวเคราะห์ พวกเขายังเพิกเฉยต่อปัจจัยอื่น ๆ เช่นการขี่จักรยานของ CO2 การปกคลุมของเมฆและเคมีของมหาสมุทร มีตัวแปรมากเกินไปที่จะสร้างแบบจำลองในขั้นตอนการทำงานของพวกเขานี้

ผู้เขียนยังกล่าวถึงแนวคิดของดาวเคราะห์นอกระบบที่น่าอยู่มากกว่าดาวเคราะห์นอกระบบ เป็นไปได้ว่าในระบบสุริยะอื่น ๆ ดวงจันทร์อาจมีแนวโน้มที่จะอาศัยอยู่ได้ดีกว่าดาวเคราะห์ ในกรณีนั้นมีปัจจัยอื่นเข้ามาเล่นเช่นกองกำลังน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งอาจเป็นจริงโดยเฉพาะรอบดาวฤกษ์ประเภท M หรือดาวแคระแดง นั่นเป็นเพราะเขตที่อยู่อาศัยรอบดาวฤกษ์รอบดาวพลังงานต่ำเหล่านี้อยู่ใกล้กับดาวมากกว่าดาวฤกษ์ประเภท G อย่างดวงอาทิตย์ของเรา กองกำลังความโน้มถ่วงรวมของเอกภพดาวเคราะห์และดาวฤกษ์อาจกำจัดความเอื้ออาศัยได้ทั้งหมด

พวกเขายังรับทราบถึงปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมายที่มีอิทธิพลต่อความเป็นอยู่ ยกตัวอย่างเช่นแม้ว่าดวงจันทร์แกนิมีดอาจจะเล็กเกินไปที่จะอาศัยอยู่ในแบบจำลองของมัน แต่พวกมันอาจจะมีชีวิตในมหาสมุทรใต้ผิวดินซึ่งน้ำถูกป้องกันจากการหลบหนีจากชั้นน้ำแข็งหนา ๆ

ยังมีงานอีกมากที่ต้องดำเนินการในการพิจารณาความเป็นอยู่ ตามที่ผู้เขียนกล่าวไว้ในบทความของพวกเขา“ งานต่อไปอาจพิจารณาแบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้นของการหลบหนีอุทกพลศาสตร์” ดาวเคราะห์นอกระบบมีความหลากหลายและความซับซ้อนมากกว่าที่เรารู้ในตอนนี้ แต่การศึกษาครั้งนี้เริ่มที่จะกล่าวถึงบางส่วน