Оглавление
- 1 Обитаемость планеты
- 1.1 Обитаемость планеты
- 1.2 Критерии пригодности для жизни
- 1.3 История и исследования
- 1.4 Звездные характеристики
- 1.5 Стабильная обитаемая зона
- 1.6 Вычисление диапазона ГЦ и его изменения
- 1.7 Низкая звездная вариация
- 1.8 Высокая металличность
- 1.9 Планетарные характеристики
- 1.10 Масса и размер
- 1.11 Исключительные случаи
- 1.12 Органохимические реакции и масса планет
- 1.13 Атмосфера и магнитное поле
- 1.14 Орбита и вращение
- 1.15 Геология и геохимия
- 1.16 Выводы
- 1.17 Эксперимент Миллера–Юри и синтез аминокислот
- 1.18 Роль комет в зарождении жизни
- 1.19 Микросреды и экстремофилы
- 1.20 Экологические факторы и классификация экзопланет
- 1.21 Альтернативные звездные системы
- 1.22 Бинарные системы и двойные звезды
- 1.23 Системы красных карликов
- 1.24 Ограничения пригодности для жизни
- 1.25 Фотосинтез и красные карлики
- 1.26 Долговечность и повсеместность
- 1.27 Массивные звезды и сверхновые
- 1.28 Нейтронные звезды и галактические окрестности
- 1.29 Альтернативная биохимия и “хорошие юпитеры”
- 1.30 Роль Юпитера в Солнечной системе
- 1.31 Влияние Юпитера на обитаемость
- 1.32 Роль случая в обитаемости
- 1.33 Дополнительные концепции
- 1.34 Полный текст статьи:
- 2 Обитаемость планеты – Arc.Ask3.Ru
Обитаемость планеты
-
Обитаемость планеты
- Планета считается пригодной для жизни, если она может поддерживать среду, благоприятную для жизни.
- Жизнь может возникнуть эндогенно или передаваться через панспермию.
- Пригодность планеты не зависит от наличия жизни, но требует определенных условий.
-
Критерии пригодности для жизни
- Основные критерии: обширные области жидкой воды, условия для сборки сложных органических молекул, источники энергии.
- Водные миры могут поддерживать жизнь.
- Индикаторы обитаемости интерпретируются в планетарном и экологическом контексте.
-
История и исследования
- Идея о жизни за пределами Земли существует давно, но исследования начались в конце 20 века.
- Открытие экзопланет и изучение их характеристик расширили горизонты исследований.
- В 2013 году было обнаружено до 40 миллиардов планет в Млечном Пути.
-
Звездные характеристики
- Звезда-хозяин влияет на условия на планете.
- Спектральный класс звезды важен для обитаемости.
- Звезды среднего класса, такие как Солнце, считаются подходящими для жизни.
-
Стабильная обитаемая зона
- Обитаемая зона (ГЦ) – область вокруг звезды, где планета может поддерживать жидкую воду.
- Внутренняя граница ГЦ – расстояние, где испаряется вода.
- Внешняя граница ГЦ – расстояние, где поверхность планеты не нагревается выше точки замерзания.
- Стабильная ГЦ подразумевает, что диапазон не должен сильно изменяться со временем.
-
Вычисление диапазона ГЦ и его изменения
- Циклы отрицательной обратной связи, такие как CNO, компенсируют увеличение яркости.
- Атмосферные условия и геология влияют на предполагаемый диапазон ГЦ.
- Газовые гиганты не должны присутствовать в ГЦ, чтобы не нарушать формирование планет.
-
Низкая звездная вариация
- Изменения светимости характерны для всех звезд, но степень выраженности варьируется.
- Переменные звезды с внезапными изменениями светимости не подходят для жизни.
- Солнце относительно стабильно, но даже незначительные изменения влияют на климат Земли.
-
Высокая металличность
- Высокая доля металлов в звезде коррелирует с образованием планет.
- Звезды с планетами богаче металлами, чем звезды без планет.
- Пригодные для жизни системы чаще встречаются вокруг молодых звезд.
-
Планетарные характеристики
- Пригодность для жизни зависит от последовательности событий при образовании планеты.
- Планеты земной природы предпочтительны, так как они имеют силикатные породы и не имеют газообразных внешних слоев.
- Естественные спутники планет-гигантов могут быть кандидатами на жизнь.
-
Масса и размер
- Планеты с низкой массой имеют плохую гравитацию и атмосферу.
- Малые планеты быстро теряют энергию и становятся геологически мертвыми.
- Нижний предел массы для пригодных для жизни планет находится между Марсом и Землей.
-
Исключительные случаи
- Спутник Юпитера Ио обладает вулканической активностью.
- Европа может иметь жидкий океан под замерзшей оболочкой.
- Титан Сатурна имеет плотную атмосферу и жидкие метановые моря.
-
Органохимические реакции и масса планет
- В морях возможны органохимические реакции, но их достаточность для жизни не ясна.
- Масса планеты не является определяющим фактором для жизни.
-
Атмосфера и магнитное поле
- Более крупные планеты имеют более плотную атмосферу, что повышает атмосферное давление и температуру.
- Магнитное поле защищает планету от звездного ветра и радиации.
-
Орбита и вращение
- Эксцентриситет орбиты влияет на колебания температуры, что важно для жизни.
- Наклон оси вращения важен для умеренных сезонов и гомеостаза биосферы.
- Прецессия оси вращения может усиливать климатические вариации.
-
Геология и геохимия
- Концентрация радионуклидов влияет на пригодность планеты для жизни.
- Планетарные динамо-машины создают магнитные поля, необходимые для жизни.
- Геохимия планет важна для биохимии жизни, включая углерод, водород, кислород и азот.
-
Выводы
- Масса, орбита и вращение, геология и геохимия важны для пригодности планеты для жизни.
- Стабильность и умеренные сезоны также важны для жизни.
- Луна играет ключевую роль в стабилизации климата Земли.
-
Эксперимент Миллера–Юри и синтез аминокислот
- Простые неорганические соединения могут вступать в реакцию синтеза аминокислот при приложении энергии.
- Вулканическое выделение газов не могло обеспечить достаточное количество воды в океанах Земли.
-
Роль комет в зарождении жизни
- Кометы могли оставить на ранней Земле воду и другие летучие соединения, необходимые для жизни.
- Без комет жизнь на Земле могла бы не существовать.
-
Микросреды и экстремофилы
- Для поддержания жизни требуется лишь небольшая часть планеты.
- Экстремофилы живут в суровых условиях, расширяя диапазон пригодности для жизни.
-
Экологические факторы и классификация экзопланет
- Используются 19 или 20 факторов окружающей среды для прогнозирования пригодности для жизни.
- Экзопланеты классифицируются по температуре поверхности и массе.
-
Альтернативные звездные системы
- Звезды типа F, G, K и M могут содержать пригодные для жизни экзопланеты.
- Около половины звезд, сходных по температуре с Солнцем, могут иметь скалистые планеты с жидкой водой.
-
Бинарные системы и двойные звезды
- Около 50% звездных систем являются двойными.
- Планеты могут образовываться вокруг звезд в двойных системах.
- Двойные системы могут иметь стабильные обитаемые зоны.
-
Системы красных карликов
- Звезды М-типа могут быть хозяевами обитаемых экзопланет.
- Красные карлики могут иметь вспышки, снижающие обитаемость.
- Планеты вокруг красных карликов должны находиться очень близко к звезде для поддержания температуры поверхности.
-
Ограничения пригодности для жизни
- Красные карлики имеют небольшие размеры и излучают мало света.
- Фотосинтез на ночной стороне невозможен из-за отсутствия солнца.
- Дневная сторона также имеет постоянные тени.
-
Фотосинтез и красные карлики
- Фотосинтез на планетах вокруг красных карликов осложнен инфракрасным излучением.
- Красные карлики могут поддерживать жизнь, но требуют быстро вращающегося магнитного поля.
- Красные карлики более изменчивы и агрессивны, чем крупные звезды.
-
Долговечность и повсеместность
- Красные карлики живут триллионы лет, что дает больше времени для развития жизни.
- Общее количество обитаемых зон вокруг красных карликов равно количеству зон вокруг солнцеподобных звезд.
- Красные карлики дольше остаются пригодными для жизни микробов, чем для животных.
-
Массивные звезды и сверхновые
- Массивные звезды исключаются из списка возможных местообитаний для жизни из-за короткой продолжительности жизни.
- Сверхновые могут обогатить системы звезд с малой массой тяжелыми элементами, что может способствовать развитию жизни.
-
Нейтронные звезды и галактические окрестности
- Нейтронные звезды и другие звезды после главной последовательности не рассматриваются как возможные местообитания для жизни.
- Галактические окрестности также влияют на пригодность для жизни, Солнечная система находится в благоприятном месте.
-
Альтернативная биохимия и “хорошие юпитеры”
- Альтернативные биохимии предполагают возможность эволюции жизни по иному метаболическому механизму.
- “Хорошие Юпитеры” помогают стабилизировать орбиты и климат внутренних планет.
-
Роль Юпитера в Солнечной системе
- Юпитер сохраняет внутреннюю часть системы от комет и астероидов.
- Юпитер увеличивает эксцентриситет орбит астероидов, снабжая Землю водой и углекислым газом.
- Газовые гиганты были поставщиками важных материалов для жизни на ранних этапах.
-
Влияние Юпитера на обитаемость
- Тела размером с Юпитер могут затруднять существование планет земного типа.
- Юпитер может захватить планету земной группы в качестве спутника.
- Жизнь сама по себе становится фактором пригодности для жизни, как в случае с Великим окислительным событием.
-
Роль случая в обитаемости
- Компьютерное моделирование показало, что обратная связь недостаточна для предотвращения экстремальных температур.
- Случайность также играет важную роль в тепловой пригодности планет.
-
Дополнительные концепции
- Астроботаника изучает растения на космических аппаратах.
- Обитаемая зона определяет орбиты, где планеты могут иметь жидкую воду.
- Экзопланеты — планеты за пределами Солнечной системы.
- Экзопланетология изучает внеземную жизнь.
- Терраформирование — гипотетический процесс создания пригодной для жизни среды.