NASA-ს კლიმატის სიმულაციის ცენტრის (NCCS) ცენტრში - NASA-ს გოდარდის კოსმოსური ფრენის ცენტრის ნაწილი - მდებარეობს. აღმოაჩინეთ სუპერკომპიუტერი , Linux-ზე დაფუძნებული პროცესორების 129,000 ბირთვიანი კლასტერი. ამ სუპერკომპიუტერს, რომელსაც შეუძლია წამში 6,8 პეტაფლოპსის (6,8 ტრილიონი) ოპერაციების ჩატარება, დავალებულია კლიმატის დახვეწილი მოდელების გაშვება, რათა წინასწარ განსაზღვროს, როგორი იქნება დედამიწის კლიმატი მომავალში.
თუმცა, NCCS-მა ასევე დაიწყო Discover-ის სუპერკომპიუტერული სიმძლავრის გარკვეული ნაწილის გამოყოფა იმის პროგნოზირებისთვის, თუ რა პირობები შეიძლება იყოს 4000-ზე მეტ პლანეტაზე, რომლებიც აღმოჩენილია ჩვენი მზის სისტემის მიღმა. ეს არამხოლოდ ამ სიმულაციებმა აჩვენა ამ პლანეტებიდან ბევრი შეიძლება დასახლებული იყოს , ისინი კიდევ ერთი მტკიცებულებაა იმისა, რომ ჩვენი ცნებები „საცხოვრებლობის შესახებ“ შეიძლება გამოიყენოს გადახედვა.
მიუხედავად ეგზოპლანეტების აღმოჩენების დიდი რაოდენობისა, რაც მოხდა ბოლო ათწლეულში, მეცნიერები მაინც იძულებულნი არიან დაეყრდნონ კლიმატის მოდელებს იმის დასადგენად, თუ რომელი მათგანი შეიძლება იყოს „პოტენციურად დასახლებული“. ამჟამად, ამ პლანეტების შესწავლა კოსმოსური ხომალდის საშუალებით სრულიად არაპრაქტიკულია დიდი მანძილების გამო.
'Discover' სუპერკომპიუტერული კლასტერი NASA-ს კლიმატის სიმულაციის ცენტრში. კრედიტი: NASA/GSFC/NSCC
როგორც წინა სტატიაში ავღნიშნეთ, ამას დაახლოებით დასჭირდება 19000 და 81000 წლები მიაღწიოს უახლოეს ვარსკვლავურ სისტემას (ალფა კენტავრი) მიმდინარე ტექნოლოგიის გამოყენებით. გარდა ამისა, ეგზოპლანეტებზე პირდაპირი დაკვირვება მხოლოდ იშვიათ შემთხვევებშია შესაძლებელი დღევანდელი ტელესკოპების გამოყენებით, რომლებიც, როგორც წესი, მოიცავს მასიურ პლანეტებს, რომლებიც ბრუნავენ თავიანთ ვარსკვლავებს დიდ მანძილზე. ეს პლანეტები, როგორც წესი, არიან გაზის გიგანტები და, შესაბამისად, არ არიან კანდიდატები საცხოვრებლად.
ნებისმიერ შემთხვევაში, ასტრონომებმა დაადგინეს, რომ ჩვენი მზის სისტემის მიღმა დაკვირვებული ყველა პლანეტა ბუნებით საკმაოდ ეკლექტიკურია. უმეტესწილად, 4108 ეგზოპლანეტა დღემდე დადასტურებული იყო ნეპტუნის მსგავსი გაზის გიგანტები (1375), იუპიტერის მსგავსი გაზის გიგანტები (1293) ან სუპერდედამიწები (1273). მხოლოდ 161 ეგზოპლანეტა იყო ხმელეთის (აკა. კლდოვანი ან „დედამიწის მსგავსი“) ბუნებით, ყველა მათგანი ნაპოვნია M ტიპის (წითელი ჯუჯა) ვარსკვლავების გარშემო.
როგორც ელისა კვინტანა - NASA-ს გოდარდის ასტროფიზიკოსმა, რომელიც ხელმძღვანელობდა გუნდს, რომელიც პასუხისმგებელი იყო 2014 წელს Kepler-186f-ის აღმოჩენაზე, დედამიწის ზომის პირველი პლანეტის სასიცოცხლო ზონაში (HZ) - განმარტა:
”დიდი ხნის განმავლობაში, მეცნიერები ნამდვილად იყვნენ ორიენტირებული მზის და დედამიწის მსგავსი სისტემების პოვნაზე. ეს ყველაფერი ვიცოდით. მაგრამ ჩვენ გავარკვიეთ, რომ პლანეტებში არის მთელი ეს გიჟური მრავალფეროვნება. ჩვენ აღმოვაჩინეთ მთვარეზე პატარა პლანეტები. ჩვენ ვიპოვეთ გიგანტური პლანეტები. და ჩვენ ვიპოვეთ რამდენიმე, რომლებიც ბრუნავს პაწაწინა ვარსკვლავების, გიგანტური ვარსკვლავებისა და მრავალი ვარსკვლავის გარშემო.
Kepler-186f-ის ილუსტრაცია, ახლახან აღმოჩენილი, შესაძლოა დედამიწის მსგავსი ეგზოპლანეტა, რომელსაც შეუძლია სიცოცხლის მასპინძლობა. კრედიტი: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/T. პილი
ხმელეთის პლანეტების აღმოჩენა, რომლებიც ბრუნავენ წითელი ჯუჯების HZ-ების ფარგლებში, თავდაპირველად დიდი აღფრთოვანების წყარო იყო. ეს ვარსკვლავები არა მხოლოდ ყველაზე გავრცელებულია ჩვენს სამყაროში - მხოლოდ ირმის ნახტომის ვარსკვლავთა 85%-ს შეადგენს - არამედ აღმოჩენილია რამდენიმე ვარსკვლავების ორბიტაზე, რომლებიც მზის სისტემასთან ახლოს არიან.
ეს მოიცავს სამ პლანეტას, რომლებიც ბრუნავენ HZ-ის ფარგლებში TRAPPIST-1 (39,46 სინათლის წლის მანძილზე) და შემდეგი ბ , დედამიწასთან უახლოესი ეგზოპლანეტა (4,24 სინათლის წლის მანძილზე). სამწუხაროდ, ბოლო წლებში ჩატარდა მრავალი კვლევა, რომელიც მიუთითებს იმაზე, რომ ამ პლანეტებს გაუჭირდებათ სიცოცხლისუნარიანი ატმოსფეროს შენარჩუნება დროთა განმავლობაში.
მარტივად რომ ვთქვათ, ის ფაქტი, რომ ისინი უფრო პატარა და მაგარია, ნიშნავს, რომ წითელ ჯუჯებს აქვთ HZ, რომლებიც ბევრად უფრო ახლოს არიან მათ ზედაპირებთან. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი პლანეტა, რომელიც ბრუნავს წითელი ჯუჯის HZ-ით, სავარაუდოდ მოქცევად იქნება ჩაკეტილი მათთან, რაც იმას ნიშნავს, რომ ერთი მხარე მუდმივად ვარსკვლავისკენ არის მიმართული და ყველა ვარსკვლავის სითბოს, რადიაციის და მზის ქარის მიმღებ ბოლოზე.
შეიძლება თუ არა ეს პლანეტები საცხოვრებლად იყოს დამოკიდებული ბევრ ფაქტორზე, როგორიცაა მკვრივი ატმოსფეროს არსებობა, მაგნიტოსფერო და სათანადო ქიმიური სიმრავლე. პლანეტების პირდაპირ ნახვისა და სიცოცხლისთვის ამ ინგრედიენტების (აკა. ბიოხელმოწერების) არსებობის დადგენის ნაცვლად, მეცნიერები ეყრდნობიან კლიმატის მოდელებს, რათა დაეხმარონ „პოტენციურად დასახლებული“ ეგზოპლანეტების ძიებაში.
მხატვრის შთაბეჭდილება DG CVn-ზე, ახლომდებარე ბინარზე, რომელიც შედგება ორი წითელი ჯუჯა ვარსკვლავისგან. კრედიტები: NASA/GSFC
Მიხედვით კარლ სტეპელფელდტი NASA-ს მთავარი ეგზოპლანეტარული მეცნიერი, რომელიც დაფუძნებულია Jet Propulsion Laboratory-ში, სხვა პლანეტებზე კლიმატის მოდელირების უნარი აბსოლუტურად აუცილებელია კოსმოსური ძიების მომავლისთვის. ”მოდელები აკეთებენ კონკრეტულ, შესამოწმებელ პროგნოზებს იმის შესახებ, თუ რა უნდა დავინახოთ,” - თქვა მან. ”ეს ძალიან მნიშვნელოვანია ჩვენი მომავალი ტელესკოპების შესაქმნელად და დაკვირვების სტრატეგიებისთვის.”
მარტივად რომ ვთქვათ, კლიმატის მოდელირება გულისხმობს სიმულაციის შექმნას იმის შესახებ, თუ როგორი იქნება დედამიწის (ან სხვა პლანეტის) კლიმატი, კონკრეტული პირობების და/ან გარემოს ცვლილების საფუძველზე. წლების განმავლობაში ამ სამუშაოს ასრულებდა ენტონი დელ ჯენიო, ახლახან გადამდგარი პლანეტარული კლიმატის მეცნიერი ნასას გოდარდის კოსმოსური კვლევების ინსტიტუტიდან. თავისი კარიერის განმავლობაში დელ ჯენიომ ჩაატარა კლიმატის სიმულაციები დედამიწისა და სხვა პლანეტების მონაწილეობით (პროქსიმა b-ის ჩათვლით).
შეგახსენებთ, პროქსიმა b დაახლოებით დედამიწის ზომისაა და სულ მცირე 1,3-ჯერ მასიური. ის ბრუნავს თავის ვარსკვლავს (პროქსიმა კენტაური) ყოველ 11,2 დედამიწის დღეში ერთხელ და 0,05 ა.ე. მანძილით (დედამიწასა და მზეს შორის მანძილის 5%). ამ მანძილზე, პლანეტა, სავარაუდოდ, გრავიტაციულად ჩაკეტილი იქნება თავის ვარსკვლავთან, ერთი მხარე მუდმივად ექვემდებარება ვარსკვლავის ძლიერ გამოსხივებას. ამავე დროს, მეორე ექვემდებარება მუდმივ სიბნელეს და გაყინვას.
თუმცა, დელ ჯენიოს გუნდმა ახლახან მოახდინა პროქსიმა b-ზე შესაძლო კლიმატის სიმულაცია, რათა ენახა, რამდენს გამოიწვევდა თბილ და სველ გარემოში, რომელსაც შეუძლია სიცოცხლის შენარჩუნება. საკმარისად საინტერესოა, ეს სიმულაციები აჩვენა, რომ პროქსიმა b-ის მსგავსი პლანეტები შეიძლება იყოს დასახლებადი, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი მოქცევად არიან ჩაკეტილი და ერთი მხარე ექვემდებარება დიდი რაოდენობით რადიაციას.
მხატვრის შთაბეჭდილება პლანეტა პროქსიმა b-ზე, რომელიც ბრუნავს წითელი ჯუჯა ვარსკვლავის, მზის სისტემასთან უახლოესი ვარსკვლავის, პროქსიმა კენტავრის გარშემო. კრედიტი: ESO/M. კორნმესერი
ამ სიმულაციების ჩასატარებლად დელ ჯენიოს გუნდმა გამოიყენა Discover სუპერკომპიუტერი პლანეტარული სიმულატორის გასაშვებად, რომელიც მათ თავად შექმნეს - ე.წ. როკი-3D . ეს სიმულატორი დაფუძნებულია დედამიწის კლიმატის მოდელის ვერსიაზე, რომელიც პირველად შეიქმნა 1970-იან წლებში, რომელიც განახლდა სხვა პლანეტების კლიმატის სიმულაციისთვის, ნაწილობრივ მათი ორბიტებისა და მათი ატმოსფერული კომპოზიციების მიხედვით.
თითოეული სიმულაციისთვის, დელ ჯენიოს გუნდმა შეცვალა პირობები Proxima b-ზე, რათა ენახა, როგორ იმოქმედებდა იგი მის კლიმატზე. ეს მოიცავდა მის ატმოსფეროში სათბურის გაზების ტიპებისა და რაოდენობის კორექტირებას, მისი ოკეანეების სიღრმეს, ზომასა და მარილიანობას და მიწისა და წყლის თანაფარდობას. აქედან მათ შეძლეს დაენახათ, როგორ ბრუნავდნენ ღრუბლები და ოკეანეები და როგორ ურთიერთქმედებდა პლანეტის მზის რადიაცია პროქსიმა b-ის ატმოსფეროსა და ზედაპირთან.
მათ აღმოაჩინეს, რომ პროქსიმა b-ის ჰიპოთეტური ღრუბლის ფენა იმოქმედებს როგორც ფარი, აცილებს მზის გამოსხივებას ზედაპირიდან და ამცირებს ტემპერატურას პროქსიმა b-ის მზისკენ მიმართულ მხარეს. ეს შეესაბამება მეცნიერთა მიერ ჩატარებულ კვლევებს გამყიდველები Exoplanet Environments Collaboration (SEEC) NASA Goddard-ში, რომელმაც აჩვენა, თუ როგორ შეეძლო პროქსიმა b-ს ისეთი მასიური ღრუბლების შექმნა, რომ ისინი მთელ ცას დაფარავდნენ.
როგორც რავი კოპარაპუ NASA-ს გოდარდის პლანეტარული მეცნიერი, რომელიც ასევე აყალიბებს ეგზოპლანეტების პოტენციურ კლიმატს, განმარტა:
„თუ პლანეტა გრავიტაციულად ჩაკეტილია და ნელა ბრუნავს თავის ღერძზე ღრუბლების წრე იქმნება ვარსკვლავის წინ, ყოველთვის მისკენ მიმართული. ეს გამოწვეულია კორიოლისის ეფექტით ცნობილი ძალით, რომელიც იწვევს კონვექციას იმ ადგილას, სადაც ვარსკვლავი ათბობს ატმოსფეროს. ჩვენი მოდელირება აჩვენებს, რომ Proxima b შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს.
მხატვრის შთაბეჭდილება პლანეტა პროქსიმა b-ის ზედაპირზე, რომელიც ბრუნავს წითელი ჯუჯა ვარსკვლავის პროქსიმა კენტავრის გარშემო. ორმაგი ვარსკვლავი Alpha Centauri AB ჩანს თავად პროქსიმას ზედა მარჯვნივ. კრედიტი: ESO
ოკეანის ცირკულაციასთან ერთად, ღრუბლების ეს წრე ასევე ნიშნავს, რომ თბილი ჰაერი და წყალი შეიძლება გადავიდეს პროქსიმა b-ის ბნელ მხარეს, რითაც მიიღწევა სითბოს გადაცემა და მთელ პლანეტას უფრო სტუმართმოყვარე გახდის. ”ასე რომ, თქვენ არა მხოლოდ იცავთ ღამის ატმოსფეროს გაყინვას, თქვენ ქმნით ნაწილებს ღამის მხარეს, რომლებიც ინარჩუნებენ თხევად წყალს ზედაპირზე, მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაწილები არ ხედავენ სინათლეს,” - თქვა დელ ჯენიომ.
სითბოს ცირკულაციისა და შენარჩუნების გარდა, ატმოსფერო და ოკეანის დინებები ასევე პასუხისმგებელნი არიან გაზებისა და ქიმიურ ელემენტებზე, რომლებიც აუცილებელია სიცოცხლისთვის, როგორც ეს ჩვენ ვიცით - მაგ., ჟანგბადის გაზი, ნახშირორჟანგი, მეთანი და ა.შ. ისინი აუცილებელია დედამიწაზე სიცოცხლისთვის ან დაკავშირებულია ბიოლოგიურ პროცესებთან.
თუმცა, 'როგორც ჩვენ ვიცით' არის საკვანძო სიტყვა აქ. დღეისათვის დედამიწა რჩება ერთადერთ ცნობილ საცხოვრებელ პლანეტად და სიცოცხლის სხვადასხვა ფორმები, რომლებსაც ის მხარს უჭერს, ჩვენთვის ნაცნობი ერთადერთი მაგალითია. როგორც ასეთი, დედამიწის მიღმა სიცოცხლის ძებნა ამჟამად შემოიფარგლება ბიოხელმოწერების ძიებით, რომლებიც აუცილებელია (და დაკავშირებულია ცნობილ) სიცოცხლის ფორმებისთვის. ეს არის ის, რასაც ჩვენ ვუწოდებთ 'დაბალი დაკიდებული ხილის მიდგომას'.
უფრო მეტიც, დედამიწა მნიშვნელოვნად განვითარდა ბოლო რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში, ისევე როგორც სიცოცხლის ფორმები, რომლებმაც მას სახლი უწოდეს. მიუხედავად იმისა, რომ ჟანგბადის გაზი დღეს აუცილებელია ძუძუმწოვრების არსებებისთვის, ის ტოქსიკური იქნებოდა ფოტოსინთეზური ბაქტერიებისთვის, რომლებიც აყვავდნენ ძირითადად ნახშირორჟანგისა და აზოტის ატმოსფეროში, რომელიც არსებობდა დედამიწაზე მილიარდობით წლის წინ.
ასე რომ, მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტიპის მოდელირება დანამდვილებით ვერ იტყვის, არის თუ არა პლანეტა დასახლებული, მას ნამდვილად შეუძლია დაეხმაროს ძიების შემცირებას იმის ჩვენებით, თუ რომელი კანდიდატები არიან პერსპექტიული სამიზნეები შემდგომი დაკვირვებისთვის. „მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენი ნამუშევარი დამკვირვებლებს ვერ აცნობებს, არის თუ არა რომელიმე პლანეტა დასახლებული, ჩვენ შეგვიძლია ვუთხრათ, არის თუ არა პლანეტა კარგ კანდიდატებს შორის შემდგომი საძიებლად“, - თქვა დელ ჯენიომ.
ეს განსაკუთრებით სასარგებლო იქნება მომდევნო წლებში, როდესაც მომავალი თაობის ტელესკოპები კოსმოსში გავიდნენ. ეს მოიცავს ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი , რომლის გაშვება იგეგმება 2021 წელს და ფართო ველის ინფრაწითელი კოსმოსური ტელესკოპი (WFIRST), რომელიც 2023 წელს ამოქმედდება. მიწისზედა დაფუძნებულ ობსერვატორიებთან ერთად, როგორიცაა უკიდურესად დიდი ტელესკოპი (ELT), ეს ინსტრუმენტები მეცნიერებს საშუალებას მისცემს პირველად დააკვირდნენ პატარა პლანეტებს.
კორონოგრაფია, როგორიცაა ვარსკვლავური ჩრდილი ასევე დიდ განსხვავებას მოახდენს ვარსკვლავების სინათლის ჩაქრობით, რაც სხვაგვარად ფარავს პლანეტის ატმოსფეროდან ასახულ სინათლეს. ეს და სხვა მოვლენები ნიშნავს, რომ ასტრონომები შეძლებენ კლდოვანი ეგზოპლანეტების ატმოსფეროს შესწავლას, რაც მათ საშუალებას მისცემს საბოლოოდ დარწმუნებით თქვან, რომელი პლანეტებია „პოტენციურად დასახლებული“.
დარწმუნდით, რომ ნახეთ ეს ანიმაცია, თუ როგორი შეიძლება იყოს Proxima b-ის კლიმატი, დელ ჯენიოს გუნდისა და ნასას გოდარდის კოსმოსური ფრენის ცენტრის თავაზიანობით:
შემდგომი კითხვა: NASA