چرا در منظومه شمسی فقط زمین دارای حیات است؟ - مجله پیکورو

کمربند حیات (به انگلیسی Circumstellar Habitable Zone (CHZ)) یا منطقۀ گُلدی لاکس (Goldilocks Zone) در اخترشناسی بازه ای از فاصله در سامانۀ یک ستاره است که بتوان در آن سیاره ای با فشار اتمسفر کافی یافت کرد که شرایط وجود آب مایع در سطح خود را دارا باشد. این فاصله بر مبنای نیاز های شناخته شدۀ زیست کرۀ زمین، موقعیتش در منظومۀ خورشیدی و اندازه انرژی حرارتی که از خورشید دریافت می کند، محاسبه می گردد.

به علت اهمیت وجود آب مایع به عنوان لازمۀ زندگی تصور می شد می توان با استفاده از کمربند حیات وسعتی از جهان که امکان زندگی فرازمینی در آن وجود دارد را تخمین زد. هر چند بعد ها مشخص شد که امکان وجود آب مایع به علت وجود منابع حرارتی دیگر در اجرام آسمانی که خارج از این محدوده قرار دارند نیز وجود دارد و در واقع امکان زیست فرازمینی به این نواحی محدود نمی گردد.

از سال 1953 میلادی که مفهوم کمربند حیات برای نخستین بار مطرح شد، تا به امروز سیاره های بسیاری در این نواحی یافت شده اند که بیشتر آن ها ابرزمین یا غول گازی با ابعادی بسیار بزرگ تر از زمین هستند، چرا که شناسایی اینگونه سیارات آسان تر است. در 4 نوامبر 2013 میلادی ستاره شناسان اعلام کردند که بر اساس اطلاعات تلسکوپ فضایی کپلر امکان وجود نزدیک 40 میلیارد سیارۀ زمین سان در کهکشان راه شیری وجود دارد که در کمربند حیات در حال گردش حول ستارۀ خود باشند، نزدیک ترین آن ها در حدود 12 سال نوری از زمین فاصله دارد.

بر اساس مطالعه جدیدی که به رهبری دانشگاه ریورساید کالیفرنیا انجام شده است، دانشمندان نشان داده اند که ستاره های دیگر غیر از خورشید، می توانند تا 7 سیاره مشابه زمین در اطراف خود داشته باشند.

تیم های جستجو در پی حیات در کهکشان ها، معمولاً روی ناحیه قابل سکونت ستاره ها تمرکز می نمایند. این ناحیه در واقع جایی از اطراف ستاره است که آب بر روی سیاره های موجود در آن جا، می تواند به صورت مایع وجود داشته باشد.

استفن کین و هکارانش از دانشگاه ریورساید، منظومه ای به نام TRAPPIST-1 را مورد مطالعه قرار داده اند و دریافته اند که در ناحیه قابل سکونت آن 3 سیاره مشابه زمین وجود دارد. دکتر کین می گوید: این یافته ما را بر آن داشت که بفهمیم حداکثر ممکن تعداد سیاره های موجود برای هر ستاره چقدر است و چرا منظومه شمسی تنها یک سیاره مشابه زمین دارد.

در این مطالعه، محققین مدل های شبیه سازی کرده اند که در آن ها سیاره ها با اندازه های مختلف در اطراف ستاره ها در حال دوران هستند. آن ها الگوریتمی طراحی کردند که نیرو های گرانشی را محاسبه می نمایند و برهمکنش سیاره ها با یکدیگر را طی میلیون ها سال پیش بینی می کند. آن ها دریافتند که برخی از ستاره های شبیه سازی شده می توانند 7 سیاره مشابه زمین در اطراف خود داشته باشند، ولی ستاره ای مانند خورشید می تواند تنها شش سیاره داشته باشد که آب بر روی آن ها به صورت مایع باشد. دکتر کین می گوید: اگر بیشتر از 7 سیاره در ناحیه قابل سکونت ستاره ها وجود داشته باشد، سیاره ها آنقدر به یکدیگر نزدیک می شوند که مدارات آن ها با هم تداخل پیدا کرده و پایداری خود را از دست می دهند. حال این پرسش پیش می آید که چرا خورشید تنها یک سیاره قابل سکونت در اطراف خود دارد؟ اگر مدار سیارات به جای بیضوی به صورت دایره ای می بود، امکان وجود سیاره دیگری نیز در ناحیه قابل سکونت خورشید وجود داشت؟

دانشمندان حدس می زنند که مشتری با جرم زیاد خود یعنی دو و نیم برابر مجموع جرم سیارات دیگر در منظومه شمسی، باعث از بین رفتن امکان زندگی در دیگر سیارات منظومه شمسی شده است. دکتر کین می گوید: مشتری تاثیر زیادی بر قابلیت سکونت سیاره های دیگر داشته است، زیرا مدار آن باعث به هم خوردن مدارات دیگر سیارات می گردد.

دانشمندان ستاره ای را پیدا کرده اند که سیاره ای مانند مشتری در اطراف خود ندارد و به همین علت حدس می زنند که احتمالاً چندین سیاره مشابه زمین در ناحیه قابل سکونت خود داشته باشد.

مقاله حاوی نتایج این تحقیقات در مجله Astronomical Journal چاپ شده است

زمین دوم، کدام سیاره می تواند باشد؟

در مطالعات نجومی و اخترزیست شناسی آنچه به عنوان کمربند حیات خوانده می گردد دربردارنده شرایط سازگار با زیستن، وجود مقادیر زیاد آب به شکل مایع، امکان بقا و تولیدمثل می گردد. به طورکلی در این سیارات فشار اتمسفر سبب حفظ آب مایع باید برروی این سیارات بگردد. یک سیاره قابل سکونت عموماً با ویژگی های سیاره زمین قیاس می گردد.

بر اساس تحقیقات محققان، تلسکوپ فضایی کپلر محاسبه کرده است که حدود 9 میلیارد سیاره فراخورشیدی مانند زمین و مستعد حیات وجود دارد که نزدیک ترین آن ها 12 سال نوری از ما فاصله دارد.

این محاسبه از طریق اریک پتیگورا دانشجوی دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و بر اساس تجزیه و تحلیل اطلاعات بیش از 3هزار سیاره فراخورشیدی نامزد شده از طریق فضاپیمای کپلر انجام شده است.

بر اساس این محاسبات٬ حدود 20 درصد از ستارگان کهکشان راه شیری را ستارگانی هم اندازه و مشابه خورشید تشکیل می دهند که به آن ها ستارگان خورشید مانند گفته می گردد. با توجه به اندازه تقریبی 200میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری٬ این معنی آن است که 40 میلیارد ستاره در پهنه کهکشان راه شیری خورشیدمانند هستند.

در نوامبر سال 2013 اخترشناسان به براساس اطلاعات فضاپیمای کپلر گزارش دادند که می توان سیاراتی شبیه به زمین در ستاره های کوتوله کهکشان راه شیری پیدا کرد که یازده میلیارد سال نوری از خورشید ما دورتر هستند. پس بررسی ها در سال 2015 نشان داده شده که سیارات کپلر 62 اف و کپلر 186 اف و کپلر 442 بی برای زندگی مناسب تر می نمایند و باز این سه سیاره کپلر 186 اف شرایطی شبیه به زمین دارد. در سال 2020 میلادی سیاره کپلر-1649سی نیز قابل سکونت برآورد شد.

کپلر 62-اف Kepler-62f

یک سیاره در کهکشان راه شیری در منظومه کپلر62 است که اندازه و فاصله آن تا خورشیدش درست مانند زمین است که در نجوم به آن اندازه و فاصله اصطلاحاً گلدیلاک (به انگلیسی Goldilocks) گفته می گردد.

کپلر62اف با شعاع 1.4 برابر زمین و فاصله حدود 11٬350٬000٬000٬000٬000 کیلومتر حدود 1200 سال نوری از زمین همراه با 4 سیاره دیگر به دور خورشید خود که حدود یک سوم خورشید ماست می چرخند و اولین سیاره دیده شده از طریق تلسکوپ فضایی کپلر است که دانشمندان احتمال وجود حیات درست شبیه به زمین را در آن می دهند. این سیاره اولین بار در تاریخ 18 آوریل 2013 مشاهده شد. جرم این سیاره از سیلیکات آهن و ترکیبات سنگی و همچنین از اندازه قابل توجهی آب تشکیل شده است.

کپلر-186اف

یک سیاره فراخورشیدی است که دور یک کوتوله سرخ، کپلر-186 در حال چرخش است و 151±18 پارسک یا 582 سال نوری از زمین فاصله دارد.

این ستاره اولین بار از طریق تلسکوپ فضایی کپلر ناسا شناسایی شده و اولین سیاره نزدیک به اندازه زمین می باشد که دارای پتانسیلی است که قادر به پشتیبانی از حیات می باشد. شعاع این سیاره سنگی به اندازۀ 1.1 زمین اندازه گیری شده، که نشان می دهد کمی بزرگتر از زمین است.

کپلر-442بی kepler-442b

احتمالاً یک سیاره اقیانوسی و زمین سان است. این سیاره در تاریخ 6 ژانویه 2015 از طریق تلسکوپ فضایی کپلر کشف شد.

این سیاره در صورت فلکی شلیاق (به انگلیسی Lyra) قرار گرفته است و 1220 سال نوری (342 پارسک) با زمین فاصله دارد. این سیاره احتمالاً میزبان حیات فرازمینی است.

این سیاره یک سیاره ابر زمین است. شعاع این سیاره 8٬537 کیلومتر است یعنی این سیاره 1.34 برابر بزرگ تر از زمین است. نیروی جاذبه آن 30 درصد قوی تر از جاذبه زمین است. این سیاره 2.9 میلیارد سال عمر دارد. نام ستاره این سیاره کپلر 442 است. طول مدار این سیاره به دور خورشیدش 112.3 روز است. این سیاره 70 درصد نور خورشید خود را دریافت می کند. مطالعات در سال 2015 نشان داده است که کپلر 442بی به همراه کپلر 62اف و کپلر 186اف شبیه ترین سیاره ها نسبت به زمین هستند

کپلر-1649سی (Kepler-1649c)

یک سیاره فراخورشیدی است که به دور یک کوتوله سرخ می چرخد. این سیاره 300 سال نوری با زمین فاصله دارد. این سیاره که ابتدا از طریق ناسا به عنوان یک سیاره سنگی تشخیص داده شده بود، بسیار به زمین شباهت دارد و 1.06 برابر بزرگتر از زمین است. اطلاعات کمی دربارۀ شرایط جوی کپلر-1649سی وجود دارد و تنها دانسته است که 75٪ نوری را که زمین از خورشید می گیرد، از سوی ستاره میزبان خود دریافت می کند. این سیاره فراخورشیدی از داده های تلسکوپ فضایی کپلر کشف شده است. از این سیاره به عنوان زمین دوم یاد شده است.

منبع: فرارو