Analog pământ - Earth analog
Înainte de căutarea și studiul științific al planetelor extrasolare , se argumenta posibilitatea prin filozofie și science fiction. Principiul mediocrității sugerează că planete precum Pământul ar trebui să fie comune în Univers , în timp ce ipoteza Pământului Rar sugerează că acestea sunt extrem de rare. Mii de sisteme stelare exoplanetare descoperite până acum sunt profund diferite de sistemul solar , susținând ipoteza Pământului Rar .
Filosofii au subliniat că dimensiunea universului este de așa natură încât o planetă aproape identică trebuie să existe undeva. În viitorul îndepărtat , tehnologia poate fi utilizată de oameni pentru a produce artificial un analog al Pământului prin terraformare . Multiversului teorie sugerează că un analog Pământ ar putea exista într - un alt univers , sau chiar să fie o altă versiune a Pământului în sine într - un univers paralel .
La 04 noiembrie 2013, astronomii au raportat, bazate pe Kepler misiune spațială de date, că ar putea fi la fel de multe ca 40 de miliarde de mărimea Pământului planete care orbitează în zonele locuibile ale Sun cum ar fi stele și stele pitice roșii din Calea Lactee . Cea mai apropiată astfel de planetă ar putea fi de așteptat să fie în termen de 12 ani-lumină de Pământ , statistic. În septembrie 2020, astronomii au identificat 24 de concurenți de planete supraabitabile (planete mai bune decât Pământul), dintre peste 4000 de exoplanete confirmate în prezent, pe baza parametrilor astrofizici , precum și a istoriei naturale a formelor de viață cunoscute de pe Pământ.
Descoperirile științifice din anii 1990 au influențat foarte mult domeniul de aplicare al astrobiologiei , modelele de habitabilitate planetară și căutarea inteligenței extraterestre (SETI).
Istorie
Între 1858 și 1920, Marte a fost considerat de mulți, inclusiv de unii oameni de știință, a fi foarte asemănător cu Pământul, doar mai uscat, cu o atmosferă groasă, înclinare axială similară, orbită și anotimpuri, precum și o civilizație marțiană care construise mari canale marțiene . Aceste teorii au fost avansate de Giovanni Schiaparelli , Percival Lowell și alții. Ca atare, Marte în ficțiune a descris planeta roșie ca fiind asemănătoare Pământului, dar cu un peisaj ca un deșert. Imagini și date de la sondele spațiale Mariner (1965) și Viking (1975-1980), au dezvăluit totuși planeta ca o lume sterilă. Cu toate acestea, odată cu descoperirile continue, au rămas și alte comparații ale Pământului. De exemplu, Ipoteza Oceanului Marte și-a început originea în misiunile vikingilor și a fost popularizată în anii 1980. Cu posibilitatea apei trecute, exista posibilitatea ca viața să fi început pe Marte și să fie percepută din nou a fi mai asemănătoare Pământului.
La fel, până în anii 1960, Venus era considerat de mulți, inclusiv de unii oameni de știință, a fi o versiune mai caldă a Pământului, cu o atmosferă groasă și fie fierbinte și prăfuită, fie umedă cu nori de apă și oceane. Venus în ficțiune a fost adesea descris ca având asemănări cu Pământul și mulți au speculat despre civilizația venusiană . Aceste credințe au fost disipate în anii 1960, deoarece primele sonde spațiale au adunat date științifice mai exacte de pe planetă și au descoperit că Venus este o lume foarte fierbinte, cu temperatura suprafeței în jurul valorii de 462 ° C (864 ° F) sub o atmosferă acidă cu o presiune de suprafață. de 9,2 MPa (1.330 psi).
Din 2004, Cassini – Huygens a început să dezvăluie luna lui Saturn, Titan, ca fiind una dintre cele mai asemănătoare lumi ale Pământului în afara zonei locuibile. Deși au o compoziție chimică dramatic diferită, descoperiri precum confirmarea lacurilor , râurilor și proceselor fluviale din Titan în 2007, au făcut comparații avansate cu Pământul. Observații suplimentare, inclusiv fenomene meteorologice, au ajutat la înțelegerea proceselor geologice care pot opera pe planete asemănătoare Pământului.
Telescopul spatial Kepler a început observarea tranzitul potențiale planete terestre în zona locuibila din 2011. Deși tehnologia a oferit un mijloc mai eficient pentru detectarea și confirmarea planete, acesta nu a putut concluziona definitiv cum asemănătoare Pământului planete candidate sunt de fapt. În 2013, mai mulți candidați Kepler cu mai puțin de 1,5 raze ale Pământului au fost confirmați orbitând în zona locuibilă a stelelor. Abia în 2015 a fost anunțat primul candidat de dimensiuni apropiate de Pământ care orbitează un candidat solar, Kepler-452b .
Atribute și criterii
Probabilitatea de a găsi un analog al Pământului depinde în mare parte de atributele despre care se așteaptă să fie similare, iar acestea variază foarte mult. În general, se consideră că ar fi o planetă terestră și au existat mai multe studii științifice menite să găsească astfel de planete. Adesea implicate, dar nelimitate la acestea, sunt criterii precum dimensiunea planetei, gravitația suprafeței, dimensiunea și tipul stelei (adică analogul solar ), distanța și stabilitatea orbitală, înclinarea și rotația axială, geografie similară , oceanele , condițiile aeriene și meteorologice , magnetosfera puternică și chiar prezența unei vieți complexe asemănătoare Pământului . Dacă există o viață complexă, ar putea exista unele păduri care acoperă o mare parte din teren. Dacă există o viață inteligentă, unele părți ale pământului ar putea fi acoperite în orașe . Unii factori care se presupun că o astfel de planetă pot fi improbabili din cauza istoriei Pământului. De exemplu, atmosfera Pământului nu a fost întotdeauna bogată în oxigen și aceasta este o biosemnătură din apariția vieții fotosintetice . Formarea, prezența, influența asupra acestor caracteristici ale Lunii (cum ar fi forțele mareelor ) pot pune, de asemenea, o problemă în găsirea unui analog al Pământului.
mărimea
Mărimea este adesea considerată a fi un factor semnificativ, deoarece planetele de dimensiunea Pământului sunt considerate mai susceptibile de a fi de natură terestră și de a fi capabile să rețină o atmosferă asemănătoare Pământului.
Lista include planete cuprinse între 0,8 și 1,9 mase de Pământ, sub care sunt în general clasificate ca sub-Pământ și mai sus clasificate ca super-Pământ . În plus, sunt incluse doar planetele despre care se știe că se încadrează între 0,5 și 2,0 raza Pământului (între jumătate și de două ori raza Pământului).
Conform criteriilor de mărime, cele mai apropiate obiecte de masă planetară după raza sau masa cunoscută sunt:
| Nume | Masele pământului ( M 🜨 ) | Razele pământului ( R 🜨 ) | Notă |
| Kepler-69c | 0,98 | 1.7 | Se credea inițial că se află în zona locuibilă circumstelară (CHZ), acum se crede că este prea fierbinte. |
| Kepler-9d | > 1,5 | 1,64 | Extrem de fierbinte. |
| COROT-7b | <9 | 1,58 | |
| Kepler-20f | <14,3 | 1,03 | Puțin mai mare și probabil mai masiv, mult prea fierbinte pentru a fi asemănător Pământului. |
| Tau Ceti b | 2 | Extrem de fierbinte. Nu se știe că tranzitează. | |
| Kepler-186f | 1.1 | Orbite în zona locuibilă. | |
| Pământ | 1 | 1 | Orbite în zona locuibilă . |
| Venus | 0,815 | 0,949 | Mult mai fierbinte. |
| Kepler-20e | <3,08 | 0,87 | Prea cald pentru a fi asemănător Pământului. |
| Proxima b | > 1,27 | > 1.1 | Cea mai apropiată exoplanetă de Pământ. |
Această comparație indică faptul că mărimea singură este o măsură slabă, în special în ceea ce privește locuința . Temperatura trebuie considerată și Venus și planetele Alpha Centauri B (descoperite în 2012), Kepler-20 (descoperite în 2011), COROT-7 (descoperite în 2009) și cele trei planete ale Kepler-42 (toate descoperite în 2011) ) sunt foarte fierbinți, iar Marte , Ganimede și Titan sunt lumi înghețate, rezultând, de asemenea, o mare varietate de condiții de suprafață și atmosferice. Masele lunilor Sistemului Solar sunt o mică parte din Pământ, în timp ce masele planetelor extrasolare sunt foarte greu de măsurat cu precizie. Cu toate acestea, descoperirile planetelor terestre de dimensiunea Pământului sunt importante, deoarece acestea pot indica frecvența și distribuția probabilă a planetelor asemănătoare Pământului.
Terestru
Un alt criteriu des citat este că un analog al Pământului trebuie să fie terestru, adică ar trebui să posede o geologie de suprafață similară - o suprafață planetară compusă din materiale de suprafață similare. Cele mai apropiate exemple cunoscute sunt Marte și Titan și, deși există similitudini în tipurile lor de forme de relief și compozițiile de suprafață, există și diferențe semnificative, cum ar fi temperatura și cantitățile de gheață.
Multe dintre materialele de suprafață ale Pământului și formele de relief se formează ca urmare a interacțiunii cu apa (cum ar fi argila și rocile sedimentare ) sau ca un produs secundar al vieții (cum ar fi calcarul sau cărbunele), interacțiunea cu atmosfera, vulcanic sau artificial. Prin urmare, un adevărat analog al Pământului ar fi trebuit să se fi format prin procese similare, având o atmosferă, interacțiuni vulcanice cu suprafața, apa lichidă trecută sau prezentă și forme de viață .
Temperatura
Există mai mulți factori care pot determina temperaturile planetare și, prin urmare, mai multe măsuri care pot face comparații cu cele ale Pământului pe planete în care condițiile atmosferice sunt necunoscute. Temperatura de echilibru este utilizată pentru planete fără atmosfere. Cu atmosfera, se presupune un efect de seră . În cele din urmă, se utilizează temperatura suprafeței. Fiecare dintre aceste temperaturi este afectată de climă, care este influențată de orbita și rotația (sau blocarea mareelor) a planetei, fiecare dintre acestea introducând variabile suplimentare.
Mai jos este o comparație a planetelor confirmate cu cele mai apropiate temperaturi cunoscute de Pământ.
| Comparații de temperatură | Venus | Pământ | Kepler 22b | Marte |
| Temperatura de echilibru global | 307 K 34 ° C 93 ° F |
255 K −18 ° C −0,4 ° F |
262 K −11 ° C 22,2 ° F |
206 K −67 ° C −88,6 ° F |
| + Efect de gaze cu efect de seră | 737 K 464 ° C 867 ° F |
288 K 15 ° C 59 ° F |
295 K 22 ° C 71,6 ° F |
210 K −63 ° C −81 ° F |
| Tidally blocat | Aproape | Nu | Necunoscut | Nu |
| Albedo Global Bond | 0,9 | 0,29 | 0,25 | |
| Ref. | ||||
Analog solar
Un alt criteriu al unui analog ideal al pământului care poartă viața este acela că ar trebui să orbiteze un analog solar ; adică o stea asemănătoare Soarelui nostru. Cu toate acestea, este posibil ca aceste criterii să nu fie în întregime valabile, deoarece multe tipuri diferite de stele pot oferi un mediu local primitor pentru viață. De exemplu, în Calea Lactee , majoritatea stelelor sunt mai mici și mai slabe decât Soarele. O astfel de stea, TRAPPIST-1 , este situată la 12 parsecs (39 de ani lumină) distanță și este de aproximativ 10 ori mai mică și de 2000 de ori mai slabă decât soarele nostru, dar adăpostește cel puțin 6 planete asemănătoare pământului în zona sa locuibilă . Deși aceste condiții pot părea nefavorabile vieții așa cum o cunoaștem, se așteaptă ca TRAPPIST-1 să continue să ardă timp de 12 trilioane de ani (în comparație cu soarele care au rămas 5 miliarde de ani de viață), care este timpul suficient pentru ca viața să apară prin abiogeneză . Pentru comparație, viața a evoluat pe pământ în doar 1 miliard de ani.
Apa de suprafață și ciclul hidrologic
Conceptul de zonă locuibilă (sau Zona de apă lichidă) care definește o regiune în care apa poate exista la suprafață, se bazează atât pe proprietățile Pământului, cât și ale Soarelui. Sub acest model, Pământul orbitează aproximativ în centrul acestei zone sau în poziția „Goldilocks”. Pământul este singura planetă confirmată în prezent că posedă corpuri mari de apă de suprafață. Venus este pe partea fierbinte a zonei, în timp ce Marte este pe partea rece. Niciunul dintre ei nu este cunoscut ca având apă de suprafață persistentă, deși există dovezi că Marte a avut în trecutul său antic și se speculează că același lucru a fost cazul lui Venus. Astfel, planetele extrasolare (sau lunile) aflate în poziția Goldilocks cu atmosfere substanțiale pot poseda oceane și nori de apă, precum cele de pe Pământ. În plus față de apa de suprafață, un adevărat analog al Pământului ar necesita un amestec de oceane sau lacuri și zone neacoperite de apă sau pământ .
Unii susțin că un adevărat analog al Pământului nu trebuie doar să aibă o poziție similară a sistemului său planetar, ci și să orbiteze un analog solar și să aibă o orbită aproape circulară, astfel încât să rămână locuibilă continuu ca Pământul.
Analog Pământ extrasolar
Principiul mediocrității sugerează că există șansa ca evenimentele serendipite să fi permis o planetă asemănătoare Pământului să se formeze în altă parte, care ar permite apariția unei vieți complexe, multi-celulare. În schimb, ipoteza Pământului Rar afirmă că, dacă se aplică cele mai stricte criterii, o astfel de planetă, dacă există, poate fi atât de departe încât oamenii nu o vor localiza niciodată.
Deoarece sistemul solar s-a dovedit lipsit de un analog al Pământului, căutarea s-a extins la planete extrasolare . Astrobiologii afirmă că analogii Pământului s-ar găsi cel mai probabil într-o zonă locuibilă stelară , în care ar putea exista apă lichidă, oferind condițiile pentru susținerea vieții. Unii astrobiologi, precum Dirk Schulze-Makuch , au estimat că un satelit natural suficient de masiv poate forma o lună locuibilă asemănătoare Pământului.
Istorie
Frecvența estimată
Frecvența planetelor asemănătoare Pământului atât în Calea Lactee, cât și în universul mai mare este încă necunoscută. Aceasta variază de la estimările ipoteze extreme ale Pământului Rar - una (de exemplu, Pământ) - la nenumărate.
Mai multe studii științifice actuale, inclusiv misiunea Kepler , vizează rafinarea estimărilor folosind date reale de pe planete în tranzit. Un studiu realizat în 2008 de astronomul Michael Meyer de la Universitatea din Arizona privind praful cosmic în apropierea stelelor asemănătoare Soarelui recent sugerează că între 20% și 60% din analogii solari au dovezi pentru formarea planetelor stâncoase , nu spre deosebire de procesele care au condus la acele stele. a Pământului. Echipa lui Meyer a găsit discuri de praf cosmic în jurul stelelor și vede acest lucru ca un produs secundar al formării planetelor stâncoase.
În 2009, Alan Boss al Carnegie Institution of Science speculat că ar putea fi de 100 de miliarde de planete terestre din noastre Calea Lactee galaxie singur.
În 2011, Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA, bazat pe observațiile din Misiunea Kepler, arată că aproximativ 1,4% până la 2,7% din toate stelele asemănătoare Soarelui ar trebui să aibă planete de dimensiunea Pământului în zonele locuibile ale stelelor lor. Acest lucru înseamnă că ar putea fi două miliarde dintre ele numai în galaxia Căii Lactee și, presupunând că toate galaxiile au un număr similar cu Calea Lactee, în cele 50 de miliarde de galaxii din universul observabil , pot exista până la o sută de quintilioane . Acest lucru ar corespunde cu aproximativ 20 de analogi de pământ pe centimetru pătrat de Pământ.
În 2013, un centru de astrofizică Harvard-Smithsonian care a folosit analiza statistică a datelor Kepler suplimentare a sugerat că există cel puțin 17 miliarde de planete de dimensiunea Pământului în Calea Lactee. Totuși, acest lucru nu spune nimic despre poziția lor în raport cu zona locuibilă.
Un studiu din 2019 a stabilit că planetele de dimensiunea Pământului pot înconjura 1 din 6 stele asemănătoare soarelui.
Terraformare
Terraformarea (literalmente, „formarea Pământului”) a unei planete , a unei luni sau a altui corp este procesul ipotetic de modificare deliberată a atmosferei, temperaturii , topografiei suprafeței sau a ecosistemelor pentru a fi similare cu cele ale Pământului pentru a o face locuibilă pentru oameni.
Datorită apropierii și similitudinii în mărime, Marte și, într-o măsură mai mică, Venus, au fost citați drept cei mai probabili candidați pentru terraformare.