Kuvittele, että kävelet planeetalla, jota valaisee punainen aurinko. Täällä ei ole auringonlaskuja tai auringonlaskuja.
Suuri hehkuva tulipallo roikkuu jatkuvasti taivaalla. Suurten kivien, kukkuloiden ja vuorten varjot eivät ole muuttuneet vuosisatojen ajan. Mutta nopeat pilvet kiirehtivät taivaan yli ja tuovat kylmää kosteaa ilmaa pallonpuoliskolta, jossa ikuinen yö hallitsee. Joskus tuulenpuuskat ovat niin voimakkaita, että ne voivat nostaa ilmaan paitsi ammottavan astronautin myös raskaita laitteita. Onko tässä maailmassa paikkaa eläville organismeille? Vai ovatko planeetat lähellä punaisia tähtiä elottomia kosmisia kappaleita, joissa päiväpuolella on helvetin lämpöä ja yöllä kovaa kylmää? Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tämä kysymys nousee tiedeyhteisöön, ja siihen on useita syitä.
Etsi mitä et näe
Eksoplaneettojen etsiminen on melko vaikea tieteellinen tehtävä, koska emme voi tarkkailla suurinta osaa niistä suoraan kaukoputkella. On monia tapoja löytää ne, mutta useimmiten uutislehdissä mainitaan radiaalinopeusmenetelmä (Doppler-menetelmä) ja kauttakulkumenetelmä. Ensimmäisen ydin on se, että tutkijat tutkivat tähtien spektriä ja yrittävät käyttää Doppler-vaikutusta havaitsemaan siinä yhden tai useamman planeetan läsnäolon merkkejä. Tosiasia on, että planeetta kiertää kiertoratansa liikkeessä myös tähden itselleen pakottaen sen ikään kuin "heilumaan" ajoissa vallankumouksen ajan. Tällaisten heilahtelujen amplitudi riippuu planeetan massasta, planeetan ja tähden välisestä etäisyydestä sekä kulmasta, jossa maapallon tarkkailija katsoo planeetan kiertoradalle. Jos eksoplaneetta on tarpeeksi massiivinen ja kiertää tähtensä lähellä,ja sen kiertorata on edestä päin aurinkokunnasta, mahdollisuudet löytää se ovat suuret. Kiertoradan säteen kasvaessa tai ulkomaalaisen planeetan massan laskiessa sen löytäminen on kuitenkin yhä vaikeampi. Joten tämä menetelmä on paljon tehokkaampi löytämään raskaita planeettoja tähtien läheisyydestä. Lisäksi säteittäisten nopeuksien menetelmä määrittää vain planeetan massan pienimmän mahdollisen arvon, koska tutkien spektriviivojen siirtymistä tutkijat eivät voi selvittää kulmaa, jossa ulkomaalainen tähtijärjestelmä on näkyvissä. Tällä tavoin löydettiin Proxima Centaurin lähellä olevat planeetat ja tähti Gliese 581.radiaalinopeuksien menetelmällä määritetään vain pienin mahdollinen planeetan massan arvo, koska tutkien spektriviivojen siirtymistä tutkijat eivät voi selvittää kulmaa, jossa ulkomaalainen tähtijärjestelmä on näkyvissä. Tällä tavalla löydettiin Proxima Centaurin ympärillä olevat tähdet ja tähti Gliese 581.radiaalinopeuksien menetelmällä määritetään vain pienin mahdollinen planeetan massan arvo, koska tutkimalla spektriviivojen siirtymistä tutkijat eivät voi selvittää kulmaa, jossa ulkomaalainen tähtijärjestelmä on näkyvissä. Tällä tavalla löydettiin Proxima Centaurin ympärillä olevat tähdet ja tähti Gliese 581.
Tutkimuksen suorittamiseksi toisella menetelmällä tutkijat mittaavat tarkasti tähden kirkkauden ja yrittävät löytää hetken, jolloin eksoplaneetta kulkee sen ja maan välillä. Tällä hetkellä tähden kirkkaus laskee hieman, ja tutkijat voivat tehdä johtopäätöksiä ulkomaalaisen tähtijärjestelmän parametreista. Menetelmä on myös mielenkiintoinen, koska joissakin tapauksissa sen avulla voit saada käsityksen eksoplaneetan ilmapiiristä. Tosiasia on, että kuljetuksen aikana tähden valo kulkee ilmakehän ylempien kerrosten läpi; sen vuoksi spektrejä analysoitaessa voidaan yrittää ainakin karkeasti arvioida sen kemiallinen koostumus. Esimerkiksi tällä tavalla tähtitieteilijät löysivät hapen ja hiilen jälkiä HD 209458b -nimisen ilmakehän, joka tunnetaan paremmin nimellä Osiris. On totta, että on hieman helpompaa tutkia Osirisia, koska se on valtava planeetta, hiukan pienempi kuin Jupiter, mutta sijaitsee erittäin lähellä tähtiään. Transitointimenetelmän haittoihin kuuluu pieni todennäköisyys, että planeetan kiertoradan taso on suoraan näköyhteydellä aurinkokunnan ja toisen tähden välillä. Todennäköisyyden arvioidaan olevan aurinkokennon ulkopuolisen planeetan säteen suhde tähden säteeseen. Lisäksi tämä todennäköisyys pienenee kiertoradan säteen kasvaessa ja eksoplaneettakoon pienentyessä. Esimerkiksi todennäköisyys havaita maapallomme naapuritähdistä kauttakulkumenetelmällä on vain 0,47%. Ja vaikka maapallon ja Auringon kiertoradat osoittautuisivat jonkun ulkomaalaisen tarkkailijan joukkoon samalla näköyhteydellä, tämä ei lainkaan takaa planeettamme tarkkaa havaitsemista. Luotettavan vahvistuksen saamiseksi Maan kulku Auringon kiekon yli olisi pitänyt havaita useita kertoja, jotta vallankumouksen aika voidaan määrittää tarkasti. Osa siitä, mikä pelastaa tilanteen, onettä kulkumenetelmällä voidaan nähdä suuri määrä tähtiä kerralla. Esimerkiksi kuuluisa Kepler-teleskooppi havaitsee jatkuvasti noin 100 000 tähteä. Kuljetustapa, kuten radiaalinopeusmenetelmä, on herkempi suurille planeetoille läheisillä kiertoradoilla.
Exoplanetit löydetty kauttakulkumenetelmällä. Vuosina.
Tietenkin säteittäisten nopeuksien ja läpikulkujen lisäksi on olemassa useita muita menetelmiä, jotka mahdollistavat aurinkokennon ulkopuolisten planeettojen havaitsemisen. Esimerkiksi on olemassa gravitaatiomikrolinsointitekniikoita, astrometriaa tai suoria optisia havaintoja. Nämä menetelmät ovat vain tehokkaampia planeetoille, jotka sijaitsevat suhteellisen suurilla etäisyyksillä tähdistään. Toistaiseksi kaikki nämä hakumenetelmät eivät kuitenkaan ole kovin tehokkaita, eikä niiden avulla löydettyjen planeettojen määrä ylitä useita kymmeniä.
Mainosvideo:
Painovoiman linssi.
Äkilliset sankarit
Tietenkin monet haluaisivat löytää elämään sopivan planeetan, "toisen maan", kuten jotkut toimittajat kutsuivat. Meillä on kuitenkin vain yksi tunnettu esimerkki planeetan elämän alkuperästä - oma maapallomme. Ongelman muotoilun yksinkertaistamiseksi tutkijat ovat ottaneet käyttöön niin kutsutun "asuttavan vyöhykkeen" tai "kullanlukitusvyöhykkeen" käsitteen. Tämä on tähtiä ympäröivä avaruusalue, jossa vastaanotettu energiamäärä riittää nestemäisen veden olemassaoloon pinnalla. Tällainen käsite ei tietenkään ota huomioon esimerkiksi eksoplaneetan heijastavuutta, ilmakehän koostumusta, akselin kallistusta ja niin edelleen, mutta sen avulla voimme arvioida karkeasti meille kiinnostavien avaruuskappaleiden esiintyvyyden. Nimi "Goldilocks zone" liittyy tarinaan kolmesta karhusta (alun perin - "Goldilocks ja kolme karhua"), jossa tyttö, joka löytää itsensä kolmen karhun talosta,yrittää viihtyä siellä: hän maistuu puuroa eri kulhoista ja makaa eri sängyillä. Ja ensimmäinen tähti, joka löysi planeetan asuttavalta alueelta, oli Gliese 581. Chileen La Sillan observatorion HARPS-spektrografista löydettiin radiaalinopeusmenetelmällä kaksi planeettaa kerralla, Gliese 581 c ja d, asuttavan alueen lämpimällä ja kylmällä rajalla. Lisäksi mahdollisten massojen alarajasta (vastaavasti 5,5 ja 7 maapallon massaa) päätellen nämä voivat hyvinkin olla kivisiä kappaleita.mahdollisten massojen alarajasta (vastaavasti 5,5 ja 7 maapainoa), nämä voivat hyvinkin olla kivisiä kappaleita.mahdollisten massojen alarajasta (vastaavasti 5,5 ja 7 maapallon massaa) päätellen nämä voivat hyvinkin olla kivisiä kappaleita.
Myöhemmin, vuonna 2010, Kalifornian yliopiston Santa Cruzin ja Washingtonin Carnegie-instituutin tutkijat ilmoittivat löytäneensä Gliese 581 g-planeetan, joka sijaitsee aivan asuttavan alueen keskellä. Planeetalle annettiin jopa epävirallinen nimi - Zarmina - exoplaneettahakuryhmän johtajan Stephen Vogtin vaimon kunniaksi. Löytö järisytti yleisöä. Tähtijärjestelmä ilmestyi jatkuvasti "keltaisten" sanomalehtien uutiskirjeissä ja tieteiskirjallisuuden sivuilla. Gliese 581 g-planeetalta saapui pahoja ulkomaalaisia, jotka hyökkäsivät maapallolle vuoden 2012 elokuvassa "Meritaistelu". Muut tieteelliset ryhmät eivät kuitenkaan vahvistaneet Gliese 581 g: n löytämistä, selittäen tulokset pikemminkin virheellä havainnoiden käsittelyssä ja tähden aktiivisuudessa. Riidat Vogt-ryhmän ja muiden "eksoplaneettojen" välillä jatkuivat useita vuosia eivätkä loppuneet hänen edukseen. Zarmina oli todennäköisesti vain tutkijoiden mielikuvituksessa.
Mutta uusia löytöjä ei ollut kauan odotettavissa. Kepler-teleskoopin tullessa asumiskelpoisen alueen planeetat satoivat peräkkäin. Kepler-186f, Kepler-438 b, Kepler-296 e, Kepler-442 b ja monia muita eksoplaneettoja on löydetty tämän avaruusteleskoopin toiminnan aikana. Mutta kävi ilmi, että suurimmalla osalla heistä on yksi yhteinen ominaisuus - ne kaikki pyörivät punaisen kääpiön ympärillä. Punaiset kääpiöt ovat pienimassaisia ja viileitä tähtiä, joiden pintalämpötila on noin 3500 K. Tämä ei ole paljon korkeampi kuin hehkulangan kelan lämpötila. Tällaiset tähdet loistavat himmeästi, mutta ne elävät pitkään, koska ne kuluttavat vetyvaroja hyvin hitaasti. Punainen kääpiö, jonka massa on 10 kertaa pienempi kuin Aurinko, loistaa teoriassa biljoonia vuosia, mikä on monta suuruusluokkaa enemmän kuin maailmankaikkeuden ikä. Muuten,äskettäin löydetyt Proxima b- ja TRAPPIST-1-planeetat kiertävät myös samanlaisia himmeitä tähtiä. Proxima b on meille lähinnä oleva eksoplaneetta, ja se sijaitsee asutettavalla vyöhykkeellä. Todennäköisesti tämä on kalliorunko, mikä tarkoittaa, että merien ja valtamerien olemassaoloa ei ole suljettu pois, jos ilmakehä on olemassa. Totta, planeetta löydettiin radiaalinopeusmenetelmällä, joten emme vielä tiedä sen massan ja tiheyden tarkkaa arvoa. No, TRAPPIST-1-tähdellä on useita planeettoja kerralla, teoriassa sillä voi olla ehtoja nestemäisen veden olemassaololle pinnalla. Itse asiassa tällainen planeettojen runsaus punakääpiöiden elämänalueella ei tarkoita lainkaan, että ne esiintyvät siellä useammin kuin esimerkiksi keltaisissa tähdissä. Koska myöhään spektrityyppiset tähdet (viileät ja punaiset) lähettävät toisinaan 10000 kertaa vähemmän energiaa kuin Aurinko,asuinalue sijaitsee paljon lähempänä heitä. Ja tässä valikoima menetelmiä aurinkopaneelien etsimiseen alkaa jo toimia. Jos "Goldilocks-vyöhyke" on lähempänä tähteä, eksoplaneettoja on helpompi löytää siitä. Lisäksi uskotaan, että punaiset kääpiöt ovat yleisimpiä tähtipopulaatioita, ja niitä on noin 70% galaksissamme. On käynyt ilmi, että avaamme ne paljon useammin.
TRAPPIST-1 taiteilijan näkemällä kahden seitsemästä tunnetusta planeetasta kauttakulkuaikana.
Maailmat punaisen auringon alla
Ensimmäisten julkaisujen jälkeen planeettojen löytämisestä Gliese 581: n lähellä tiedeyhteisössä syntyi kiista niiden mahdollisesta asuttavuudesta. Jos elämä voisi syntyä ja kehittyä punaisten tähtien ympärillä, se lisäisi vakavasti sen esiintyvyyttä maailmankaikkeudessa. Lisäksi punaisen auringon alla olevien planeettojen biosfääri voisi olla paljon pidempi kuin maallinen, mikä tarkoittaa, että olisi enemmän mahdollisuuksia kehittyä ennen älykkäiden lajien syntymistä. Loppujen lopuksi jopa tähtemme, näennäisesti niin vakaa tähti, voi miljardin vuoden kuluessa tulla niin kirkkaaksi, että Maan pinta muuttuu autiomaaksi. Elämä varmasti selviää pinnan alla, mutta se selviää pikemminkin kuin kehittyy. Mutta punainen satavuotias voisi tukea biosfääriään kymmenien, ellei satojen miljardien vuosien ajan. Se on houkutteleva idea, mutta tutkimus osoittaaettä punaisilla kääpiöillä kaikki ei ole läheskään niin yksinkertaista. Ja jotta elämä voisi syntyä ja kehittyä tällaisessa tähtijärjestelmässä, sen on voitettava monet hyvin vakavat ongelmat.
Vuorovesi
Kun katsomme kuuta, näemme aina saman meren kuvion - tummat täplät satelliittimme pinnalla. Tämä tapahtuu, koska maapallo ja sen satelliitti pyörivät synkronisesti ja kuu tekee yhden kierroksen akselinsa ympäri samaan aikaan kuin maan kiertäminen. Ja tämä ei ole sattumaa. Planeettamme vuorovesivoimat keskeyttivät sen pyörimisen akselin ympäri. Ja tämä kuva on hyvin yleinen aurinkokunnassa. Marsin ja jättiläisplaneettojen satelliitit, Pluto-Charon-järjestelmä - kosmisten kappaleiden lukeminen synkronisella pyörimisellä voi viedä kauan. Jopa elohopea, joka ensi silmäyksellä ei noudata tätä periaatetta, on myös kiertoradalla. Sideriaalipäivät kestävät 58,65 maapäivää, ja planeetta tekee vallankumouksen Auringon ympärillä 88 päivässä. Elohopean päivä kestää siis 2/3 vuodestaan. Muuten, tämän vaikutuksen takia,samoin kuin planeetan melko pitkänomainen kiertorata, Merkuruksen taivaanrannassa on hetkiä, jolloin auringon liike taivaan yli yhtäkkiä pysähtyy ja menee sitten vastakkaiseen suuntaan.
Maan planeettojen vertailukoot (vasemmalta oikealle: Elohopea, Venus, Maa, Mars).
Laskelmat osoittavat, että todennäköisesti kaikki punaisen kääpiön asuttavan alueen planeetat ovat aina tähtiä kohti yhden pallonpuoliskon kanssa. Parhaimmillaan elohopean pyörimisen kaltainen resonanssi on mahdollinen. Pitkän ajan uskottiin, että tällaisissa olosuhteissa toinen pallonpuolisko olisi punaisen kuuma valaisimen jatkuvissa suorissa säteissä, ja toinen olisi ikuisen kylmyyden valtakunta. Lisäksi yöllä on jopa mahdollista, että jotkut ilmakehän kaasut jäätyvät. Mutta Kalifornian teknillisen instituutin tutkijoiden vuonna 2010 laatima malli vuorovesien voimien vangitsemista maapallon kaltaisten planeettojen ilmakehästä osoittaa, että vaikka ilmakuoren pyöriminen on hidasta, lämpö siirtyy melko tehokkaasti yön puolelle. Tämän seurauksena yön puolen lämpötilan ei pitäisi laskea alle 240K (-33Co). Ja myös melko voimakkaiden tuulien pitäisi kävellä tällaisella planeetalla. Ludmila Karonen ja hänen Leuvenin katolisen yliopiston kollegoiden kehittämien ilmakehämallien mukaan ylemmän ilmakehän pitäisi esiintyä superrotaatiovaikutusta. Erittäin nopea tuuli kiertää jatkuvasti tällaisen planeetan päiväntasaajaa pitkin, jonka nopeus on 300 km / h ja jopa suurempi. Lentomatkustus tällaisessa maailmassa olisi erittäin riskialtista liiketoimintaa.
Toinen 3D-simulointi, jonka suoritti Manoja Joshin johtama tutkijaryhmä, osoitti, että vain 10% maapallon ilmakehän paineesta riittää siirtämään lämpöä tehokkaasti planeetan yön puolelle. Tästä mallista seuraa myös, että planeetan auringonkukan pisteessä (tähtiä lähinnä olevalla alueella) ei ole palanutta autiomaata, vaan jättiläinen ilmakehän sykloni - ikuinen hurrikaani, joka ei liiku, mutta seisoo yhdessä paikassa. Näitä tietoja käytti National Geographic Channel luodessaan dokumentti-minisarjan Aurelia ja Sininen kuu, jossa Joshi itse toimi konsulttina. Totta, vain yksi mukava lämpötila ei riitä elämän kehitykseen. Lisätutkimukset osoittivat, että jos eksoplaneetalla ei ole kovin suurta vesivarastoa, on olemassa riski, ettäettä suurin osa siitä siirtyy yön puolelle tuulen kanssa ja jäätyy siellä. Jäämassat siirtyvät vähitellen takaisin yön puolelta, mutta on kuitenkin olemassa vaara, että planeetasta tulee kuiva autiomaa. Se, kuinka nopeasti kosteutta kuljetetaan yön puolelle ja sieltä pois, riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien maanosien kokoonpano, ilmakehän kemiallinen koostumus ja tiheys jne. Samanaikaisesti riittävän syvä valtameri jää nesteen alle jään alle, mikä myös estää sen täydellisen jäätymisen. Muuten, maan kaltaisten planeettojen muodostumisprosessin mallinnus punaisissa kääpiöissä osoittaa vain paljon korkeamman vesipitoisuuden verrattuna maapalloon. Yann Alibertin ja Willie Benzin julkaisu, joka on julkaistu julkaisussa Astronomy and Astrophysics, osoittaaettä joissakin tapauksissa H2O: n osuus voi olla jopa 10 painoprosenttia. Mielenkiintoista on, että jos planeetoilla on päinvastoin tiheä ilmapiiri, on mahdollista voittaa vuorovesi. Tiheän ilmakehän pyörimishetki siirtyy planeetalle, minkä vuoksi päivä ja yö voivat jälleen alkaa muuttua siinä. Totta, nämä päivät ja yöt voivat kestää melko kauan.
Still-kuva National Geographic Channel -elokuvasta Elämä muissa maailmoissa. Sininen kuu.
Vaihtelevuus
Toinen, vieläkin vakavampi ongelma on, että punaiset kääpiöt ovat usein hyvin myrskyisiä esineitä. Suurin osa niistä on tähtiä eli tähtiä, jotka muuttavat kirkkautta joidenkin niiden sisällä tai lähellä tapahtuvien fyysisten prosessien seurauksena. Esimerkiksi nämä tähdet osoittavat melko usein BY Dragon -tyypin vaihtelua. Kirkkauden vaihtelut tämän tyyppisessä toiminnassa liittyvät tähden kiertymiseen akselinsa ympäri, koska sen pinta on peitetty suurella määrällä auringonpilkkuja, samanlaisia kuin auringon. Auringon läiskät ovat alueita, joilla voimakas (jopa useita tuhansia gaussia) magneettikenttä pääsee fotosfääriin, mikä estää lämmönsiirron syvemmistä kerroksista. Täten pisteiden lämpötila on alhaisempi kuin ympäröivän fotosfäärin, mikä tekee niistä näyttävän tummemmilta valosuodattimella varustetussa teleskoopissa.
Auringon kaltaisia pisteitä esiintyy myös punaisilla kääpiöillä, mutta ne vievät paljon suuremman alueen. Tämän seurauksena tähden kirkkaus voi muuttua lyhyessä ajassa 40%, mikä todennäköisesti vaikuttaa negatiivisesti hypoteettiseen elämään.
Mutta paljon vaarallisempi punaisten tähtien ominaisuus on niiden heijastustoiminta. Merkittävä osa punaisista kääpiöistä on UV Ceti -tyyppisiä tähtiä. Nämä ovat leimahdustähtiä, jotka purkauksen hetkellä lisäävät niiden kirkkautta useita kertoja, ja vaihtelevat radiosta röntgensäteeseen. Itse soihdut voivat kestää minuuteista useisiin tunteihin, ja niiden välinen aika - tunnista useisiin päiviin. Tutkijat uskovat, että näiden soihdutusten luonne on sama kuin auringon soihdut, mutta voima on paljon suurempi. Valovoiman kasvun lisäksi kaikilla alueilla välähdyshetkellä vapautuu varautuneita hiukkasia, jotka vaikuttavat ilmakehän, erityisesti kevyiden elementtien, kuten vedyn, menetykseen. Kuuluisa Proxima Centauri kuuluu myös UV Ceti -tyyppisiin muuttuviin tähtiin. Mutta mitä tieteellinen tutkimus sanoo kyvystä kestää niin vihamielinen ympäristö?
Proxima Centauri, Hubble-teleskooppi.
Joidenkin astrofyysikoiden mukaan - esimerkiksi tieteen popularisoijan ja tähtitieteilijän mukaan Southern Illinoisin yliopistossa Pamela Gay - suurin osa punaisista kääpiöistä on aktiivisia noin ensimmäisen 1,2 miljardin vuoden ajan, minkä jälkeen heillä on lasku sekä soihdutusten taajuudessa että voimakkuudessa. Teoriassa, jos ilmasto on osittain säilynyt tai ilmestynyt uudelleen, biosfääri voi alkaa kehittyä, kun tähti on läpäissyt evoluution aktiivisen vaiheen. Mutta kaikki tutkijat eivät ole sitä mieltä, että aktiivinen vaihe on lyhyt. Nikolai Samus, johtava tutkija Venäjän tiedeakatemian tähtitieteen instituutin staattisten tähtien ja tähtispektroskopian laitokselta, kertoi Naked Science: lle:”Leimahdustoiminta on hyvin yleistä punaisilla kääpiöillä. Sen pitäisi haalistua iän myötämutta hyvin myöhäisten luokkien punaiset kääpiöt ja todella matalat kirkkaudet "ikääntyvät" niin kauan, että kaikkia todellisuudessa havaittuja voidaan pitää nuorina. Kaiken kaikkiaan ainakin neljännes M-kääpiöistä on minä (aktiiviset kääpiöt, joilla on voimakkaat spektrisäteilyviivat - Toim.), Ja melkein kaikilla heillä on joko auringonpilkku- tai heijastusvaihteluita tai molempia. M: n myöhemmissä alaluokissa jopa 100% tähdistä on vaihtelevia”. Muuten, juuri tämän Proxima Centaurin ikä on lähes 5 miljardia vuotta, mutta tähti pysyy hyvin aktiivisena ja osoittaa säännöllisesti voimakkaita soihdutuksia.tai molemmat vaihtelut kerralla. M: n myöhemmissä alaluokissa jopa 100% tähdistä on vaihtelevia”. Muuten, juuri tämän Proxima Centaurin ikä on lähes 5 miljardia vuotta, mutta tähti pysyy hyvin aktiivisena ja osoittaa säännöllisesti voimakkaita soihdutuksia.tai molemmat vaihtelut kerralla. M: n myöhemmissä alaluokissa jopa 100% tähdistä on vaihtelevia”. Muuten, juuri tämän Proxima Centaurin ikä on lähes 5 miljardia vuotta, mutta tähti pysyy hyvin aktiivisena ja osoittaa säännöllisesti voimakkaita soihdutuksia.
Tilanteen pelastaa osittain planeetan magneettikenttä. Laskelmat osoittavat, että jopa vuorollaan siepattujen planeettojen hidas pyöriminen riittää magneettikentän muodostamiseen niin kauan kuin planeetan sisäosa on sula. Astrofyysikko Jorge Zuluaga ja hänen kollegansa suorittama ilmakehän menetysnopeuden mallintaminen osoitti, että vaikka planeetalla on voimakas magneettikenttä, se menettää melko voimakkaasti ilmakehänsä vuorovaikutuksen vuoksi soihdutuksen aikana. Tämän tutkimuksen mukaan tilanne on hiukan parempi supermaapalloissa, joiden massa on vähintään 3 kertaa maan massa, mutta sielläkin häviöt ovat merkittäviä. Tämän mallin mukaan eksoplaneetta Gliese 667Cc olisi pitänyt menettää täysin ilmakehänsä, mutta Gliese 581d ja HD 85512b olisi pitänyt säilyttää se. Mielenkiintoista,Esimerkiksi aiemmat mallit, esimerkiksi Maxim Krodachenkon ja hänen kollegoidensa julkaisema tutkimus, joka julkaistiin Astrobiology-lehdessä, ennustivat päinvastoin planeetan erittäin heikkoja magneettikenttiä, jotka eivät kykene suojaamaan ilmakehää voimakkailta tähtiaineiden päästöiltä.
Planet HD 85512 b taiteilijan näkemällä tavalla
Tällä hetkellä punakääpiöiden tutkimusta vaikeuttaa se, että ne ovat melko heikkoja tähtiä, joita on vaikea tutkia suurilla etäisyyksillä. Vielä on vastaamatta kysymykseen siitä, mikä osa näistä tähdistä pysyy aktiivisina miljardeja vuosia ja mistä se riippuu. Sekä Proxima Centauri että Gliese 581 ja jopa TRAPPIST-1-uutisraporttien viimeisimmät sankarit osoittavat soihdutustoimintaa, mikä tarkoittaa, että planeettojen ilmakehät säteilytetään sekä ultraviolettivalolla että varattujen hiukkasten virralla. Mallit osoittavat periaatteessa mahdollisuuden säilyttää ilmakehä jopa niin ankarissa olosuhteissa, mutta kysymys biosfäärin olemassaolon mahdollisuudesta on edelleen avoin. Muuten, jo vuoden 2017 alussa Jorge Zuluaga julkaisi artikkelin, jossa hän osoitti Proxima Centauri b: n mahdollisuuden saada voimakas magneettikenttä.
Gliese 581 -järjestelmä taiteilijan näkemänä.
Biosfääri
Mutta sanotaan, että planeetalla on kaikista vaikeuksista huolimatta alkeellisia elämänmuotoja. Maapallolla fotosynteesi on kaiken elävän energian perusta lukuun ottamatta bakteereja, jotka ruokkivat epäorgaanisia aineita, kuten rikkibakteereja. Suurin osa ilmakehän hapesta on fotosynteesin sivutuote. Voiko fotosynteesi kuitenkin käyttää punaisen auringon valoa? On olemassa useita klorofyllin muotoja, jotka käyttävät spektrin eri osista tulevaa valoa. Nämä ovat pääasiassa klorofyylejä a ja b, jotka eroavat hieman absorboituneilla taajuuksilla. Suurin osa korkeampien kasvien klorofyllististä absorboi aurinkospektrin sinisen ja punaisen osan, jolloin lehdet näyttävät vihreiltä. Valaistusolosuhteista riippuen kahden klorofyllityypin ja sen pitoisuuden välinen suhde voi vaihdella. Esimerkiksi varjoa rakastavissa kasveissa klorofyllipitoisuus voi olla 5-10 kertaa suurempi,kuin kasvit, jotka rakastavat kirkasta valoa. Punalevissä on mielenkiintoinen mukautus, joka lisäpigmenttien ansiosta voi absorboida valoa melkein koko spektrin näkyvästä osasta.
Vuonna 2014 havaittiin syanobakteerien Leptolyngbya JSC-1 varjoa sietävä kanta, joka asui kuumissa lähteissä. Nämä bakteerit kykenevät käyttämään lähi-infrapunavaloa (700-800 nm). Mielenkiintoista on, että kun sinilevy saapuu valaistumalle alueelle, se pystyy rakentamaan fotosynteesimekanismin. Merenpohjasta tulee myös rohkaisevaa tietoa. Toinen kansainvälinen biologiryhmä löysi klorofylliä sisältävän rikkibakteerin GSB1 Costa Rican rannikon edustalta sijaitsevasta syvänmeren lämpölähteen läheisyydestä. Koska auringonvalo ei tunkeudu 2,4 km: n syvyyteen, tutkijat olettivat, että rikkibakteerit käyttävät kuumien hydrotermisten tuuletusaukkojen (~ 750 nm) lähettämää infrapunavalolähdettä. Tutkimus julkaistiin julkaisussa Proceedings of the National Academy of Sciences. Tällä tavoin,punaisen kääpiön hypoteettisten elämänmuotojen ei pitäisi kuolla nälkään.
Fotosynteettisten kasvien lehtien väri johtuu klorofyllin suuresta pitoisuudesta
Mitä seuraavaksi?
Tällä hetkellä tietokonesimulaatiot ovat ehkä ainoa tapa arvioida olosuhteita eksoplaneetan pinnalla lähellä punaista kääpiötä. Havainnointiteknologia ei vielä kykene määrittelemään kemiallista koostumusta, ja vielä vähemmän erottamaan kaikki yksityiskohdat pinnalla. Simulointitulokset riippuvat kuitenkin monista tekijöistä, ja joskus eri tieteellisten ryhmien laskelmat antavat melkein päinvastaisia tuloksia. Uudet teleskoopit auttavat lopulta ymmärtämään kysymyksen punakääpiöiden elinkelpoisuudesta. Vuonna 2020 James Webbin avaruusteleskooppi on lanseerattu. Oletetaan, että hän pystyy tekemään spektroskooppisia tutkimuksia joidenkin eksoplaneettojen ilmakehistä. Myös Chilen Atacaman autiomaassa on jo käynnissä E-ELT: n (European Extremely Large Telescope) rakentaminen, jonka pääpeilin halkaisija on lähes 40 metriä. Etäisemmissä projekteissa käynnistetään useita avaruusteleskooppeja, jotka pystyvät toimimaan interferometritilassa, samalla kun saadaan erittäin selkeä tarkkuus. Viime aikoina tiedeyhteisössä on saamassa suosiotaan vielä ekstravaganttisemmalla projektilla - tarkkailemalla eksoplaneettaa käyttämällä auringon gravitaatiolinssiä. Menetelmän ydin on, että pieni kaukoputki lähetetään 547 tähtitieteellisen yksikön etäisyydeltä auringosta sen ns. Gravitaatiopisteeseen. Gravitaatiolinssit ovat prosessi, jolla taivutetaan sähkömagneettista säteilyä painavan kohteen painovoimakentällä, aivan kuten tavanomainen linssi taipuu valonsädettä. Itse asiassa ihmiskunta saa valtavan kaukoputken, jonka kohteena on aurinko, jonka avulla on mahdollista nähdä esimerkiksi etäisten eksoplaneettojen helpotus, ääriviivat ja pilvisyys,TRAPPIST-1-järjestelmän planeetat tai Proxima b. Tällaisen "gravitaatio" -teleskoopin suurennus on 1011 kertaa, mikä on samanlainen kuin 80 km: n halkaisijaltaan maanpäällinen instrumentti.
Vyacheslav Avdeev