Ekzoplanet atmosferləri: Həyat axtarışında yeni üfüq

Ulduzların ətrafında maye su ehtiva edə biləcək planetləri axtaran astronomlar, ilk növbədə onların yaşayış zonasına diqqət yetirirlər. Su həyat üçün əsas inqrediyentdir və ulduzuna çox yaxın olan planetdə səthindəki su "qaynar"; çox uzaqda isə donar. Bu zona aralıq bölgəni təşkil edir. Lakin bu “şirin nöqtə”də yerləşmək avtomatik olaraq planetin həyat üçün əlverişli olduğu anlamına gəlmir. Planetin geoloji cəhətdən aktiv olub-olmaması və ya atmosferindəki qazları tənzimləyən proseslərin mövcudluğu kimi digər amillər də rol oynayır. Yaşayış zonası günəş sistemimizdən kənarda digər ulduzların ətrafında fırlanan ekzoplanetlərdə həyat əlamətlərini axtarmaq üçün faydalı bir bələdçi təqdim edir. Lakin bu planetlərin atmosferində olanlar, maye suyun – və bəlkə də həyatın – Yer kürəsindən kənarda mövcud olub-olmaması barədə növbəti ipucunu verir. Yer kürəsində karbon qazı və su buxarı kimi qazların səbəb olduğu istixana effekti planeti maye su və bildiyimiz kimi həyat üçün kifayət qədər isti saxlayır. Atmosfer olmadan, Yer səthinin temperaturu sıfır Farenheit dərəcəsi (mənfi 18 Selsi dərəcəsi) ətrafında olardı ki, bu da suyun donma nöqtəsindən xeyli aşağıdır. Yaşayış zonasının sərhədləri maye suyun mövcud olmasına imkan verən səth temperaturlarını saxlamaq üçün nə qədər "istixana effektinin" lazım olduğu ilə müəyyən edilir. Bu, günəş işığı və atmosfer isinməsi arasında bir tarazlıqdır. Mən daxil olmaqla, bir çox planetar elm adamı, Yer kürəsinin iqlimini tənzimləyən proseslərin digər yaşayış zonası dünyalarında da işləyib-işləmədiyini anlamağa çalışır. Biz bu proseslərin başqa yerlərdə necə görünə biləcəyini proqnozlaşdırmaq üçün Yer kürəsinin geologiyası və iqlimi haqqında bildiklərimizdən istifadə edirik.

Niyə yaşayış zonası vacibdir?

Yaşayış zonası sadə və güclü bir fikirdir və bunun yaxşı səbəbi var. O, astronomlara planetin atmosferi və ya tarixi haqqında hər bir detalı bilməyə ehtiyac olmadan, maye suyu olan planetləri harada tapa biləcəklərini yönəldərək bir başlanğıc nöqtəsi təqdim edir. Onun tərifi qismən elm adamlarının Yer kürəsinin qonşu qaya planetləri haqqında bildikləri ilə formalaşır. Mars, yaşayış zonasının xarici kənarından kənarda yerləşir və bir vaxtlar maye suyun axdığı qədim çayların və göllərin aydın dəlillərini göstərir. Eyni şəkildə, Venera hazırda günəşə çox yaxın olduğu üçün yaşayış zonasında deyil. Lakin bəzi geokimyəvi dəlillər və modelləşdirmə tədqiqatları Veneranın keçmişdə suya sahib ola biləcəyini göstərir, baxmayaraq ki, nə qədər və nə qədər müddətə sahib olduğu qeyri-müəyyən olaraq qalır. Bu nümunələr göstərir ki, yaşayış zonası həyat üçün əlverişliliyin mükəmməl proqnozçusu olmasa da, faydalı bir başlanğıc nöqtəsi təmin edir.

Planetar proseslər həyat üçün əlverişliliyi necə müəyyən edir?

Yaşayış zonasının etmədiyi şey, bir planetin uzun müddət həyat üçün əlverişli şəraiti saxlaya biləcəyini müəyyən etməkdir. Yer kürəsində stabil iqlim həyatın yaranmasına və davam etməsinə imkan verdi. Səthdə maye su qala bilərdi, bu da yavaş kimyəvi reaksiyalara həyat molekullarını qurmaq üçün kifayət qədər vaxt verdi və erkən ekosistemlərin dəyişikliyə qarşı davamlılıq inkişaf etdirməsinə imkan verdi ki, bu da həyat üçün əlverişliliyi gücləndirdi. Həyat Yer kürəsində yaransa da, inkişaf etdiyi mühitləri dəyişdirməyə davam etdi və onları həyat üçün daha əlverişli etdi. Bu sabitlik, planetin səthi, okeanları və atmosferinin Yer kürəsinin temperaturunu tənzimləyən yavaş, lakin güclü bir sistemin bir hissəsi kimi birlikdə işləməsi ilə yüz milyonlarla il ərzində davam etdi. Bu sistemin əsas hissəsi, Yer kürəsinin milyonlarla il ərzində atmosfer, səth və okeanlar arasında qeyri-üzvi karbonu necə dövr etməsidir. Qeyri-üzvi karbon, bioloji materialdan fərqli olaraq, atmosfer qazlarında həll olunan, dəniz suyunda həll olunan və ya minerallarda kilitlənən karbondan bəhs edir. Karbon dövranının bu hissəsi təbii bir termostat kimi fəaliyyət göstərir. Vulkanlar atmosferə karbon qazı buraxdıqda, karbon qazı molekulları istiliyi tutur və planeti isidir. Temperatur yüksəldikcə, yağış və aşınma karbonu havadan çəkərək qaya və okeanlarda saxlayır. Planet soyuduğunda, bu proses yavaşlayır, bu da istiləşdirici bir istixana qazı olan karbon qazının atmosferdə yenidən yığılmasına imkan verir. Karbon dövranının bu hissəsi Yer kürəsinin keçmiş buz dövrlərindən xilas olmasına və nəzarətsiz istiləşmədən qaçmasına kömək etmişdir. Hətta günəş tədricən parlaqlaşsa belə, bu dövr Yer kürəsində temperaturu maye suyun və həyatın uzun müddət davam edə biləcəyi bir aralıqda saxlamağa kömək etmişdir. İndi elm adamları oxşar geoloji proseslərin digər planetlərdə də işləyib-işləməyəcəyini və əgər işləsə, onları necə aşkar edə biləcəklərini soruşurlar. Məsələn, tədqiqatçılar ulduzlarının yaşayış zonasındakı kifayət qədər qaya planetləri müşahidə edə bilsəydilər, planetin aldığı günəş işığı ilə atmosferindəki karbon qazının miqdarı arasında bir nümunə axtara bilərdilər. Belə bir nümunənin tapılması, eyni karbon dövranı prosesinin başqa yerlərdə də işləyə biləcəyini göstərə bilər. Bir planetin atmosferindəki qazların qarışığı onun səthində və ya altında baş verənlərlə formalaşır. Bir tədqiqat göstərir ki, bir sıra qaya planetlərində atmosfer karbon qazının ölçülməsi, onların səthlərinin Yer kürəsindəki kimi bir sıra hərəkət edən plitələrə bölünüb-bölünmədiyini və ya qabığının daha sərt olub-olmadığını ortaya qoya bilər. Yer kürəsində bu dəyişən plitələr vulkanizmi və qaya aşınmasını idarə edir ki, bunlar da karbon dövranı üçün əsasdır.

Uzaq atmosferlərə nəzarət

Növbəti addım, ulduzlarının yaşayış zonasında olan planetlərin populyasiya səviyyəsində perspektivini əldə etmək olacaq. Bir çox qaya planetdən atmosfer məlumatlarını təhlil edərək, tədqiqatçılar karbon dövranı kimi əsas planetar proseslərin təsirini ortaya qoyan tendensiyaları axtara bilərlər. Elm adamları daha sonra bu nümunələri planetin yaşayış zonasındakı mövqeyi ilə müqayisə edə bilərlər. Bunu etmək, zonanın həyat üçün əlverişli şəraitin mümkün olduğu yerləri dəqiq proqnozlaşdırıb-proqnozlaşdırmadığını və ya bəzi planetlərin zona kənarlarından kənarda maye su üçün uyğun şəraiti qoruyub-saxlamadığını yoxlamağa imkan verəcək. Bu cür yanaşma, ekzoplanetlərin müxtəlifliyini nəzərə alaraq xüsusilə vacibdir. Bir çox ekzoplanetlər günəş sistemimizdə mövcud olmayan kateqoriyalara – super Yerlər və mini Neptunlar kimi – düşür. Digərləri günəşdən daha kiçik və soyuq ulduzların ətrafında fırlanır. Bu müxtəlifliyi araşdırmaq və anlamaq üçün lazım olan məlumat dəstləri yaxın gələcəkdə əldə ediləcək. NASA-nın qarşıdan gələn Yaşayış Dünyaları Rəsədxanası digər ulduzların ətrafında fırlanan planetlərdə həyat üçün əlverişlilik və həyat əlamətlərini axtarmaq üçün xüsusi olaraq hazırlanmış ilk kosmik teleskop olacaq. O, günəşə bənzər ulduzların ətrafındakı Yer ölçülü planetləri birbaşa görüntüləyərək onların atmosferlərini ətraflı öyrənəcək. Rəsədxanadakı cihazlar, karbon qazı, metan, su buxarı və oksigen kimi qazları aşkar etmək üçün bu atmosferlərdən keçən ulduz işığını təhlil edəcək. Ulduz işığı bir planetin atmosferindən keçərkən, müxtəlif molekullar işığın müəyyən dalğa uzunluqlarını udur, geridə hansı qazların mövcud olduğunu ortaya qoyan kimyəvi barmaq izi buraxır. Bu birləşmələr bu dünyaları formalaşdıran proseslər haqqında fikir verir. Yaşayış Dünyaları Rəsədxanası fəal elmi və mühəndislik inkişafındadır, potensial buraxılış 2040-cı illər üçün hədəflənir. Bu günün teleskopları ilə birlikdə, Yer ölçülü dünyaların atmosferlərini müşahidə etmək qabiliyyətləri artan elm adamları, Yer kürəsinin iqlimini tənzimləyən eyni planetar proseslərin qalaktikada geniş yayılıb-yayılmadığını, yoxsa yalnız bizim özümüzə xas olduğunu tezliklə müəyyən edə biləcəklər.

24 saat