На каких экзопланетах возможна жизнь?
Иван Игнатьев. Долгопрудный. Физмат лицей №5.
2017.
Оглавление
Цель работы. 1
Введение 1
Экзопланеты 1
Условия для жизни. 2
Методология расчетов 2
Граничные условия 3
Расчёт 1 3
Вывод и таблица для расчёта №1 4
Расчет 2 5
Вывод для расчёта № 2 6
Графики. 6
Обсуждение и выводы 8
Литература 8
Цель работы.
Исследовать список экзопланет и подтвержденных кандидатов и выделить из них те, на которых возможно образование жизни при базовом предположении, что жизнь зародилась в воде. Выделить условия для жизни, и посмотреть до каких обитаемых экзопланет человечество в ближайшее время сможет прилететь.
Введение Экзопланеты
Экзопланеты - планеты, которые находятся у других звёзд. Из-за того, что планеты малы и достаточно удалены от Земли на протяжение веков задача по их обнаружению, считалась практически невыполнимой. Первые экзопланеты были обнаружены в 1995 году. Сейчас на вооружении у человека стоят такие космические станции, как COROT (ЕКА), «Кеплер» (НАСА), Gaia и другие аппараты, которые обнаруживают экзопланеты. На момент написания данной статьи было обнаружено 5454 экзопланет. В основном экзопланеты открывают 3 способами – изменение блеска (прохождение планеты по диску звезды, вокруг которой она вращается), изменение лучевой скорости звезды (вращение звезды, вокруг центра масс) и обнаружение по фотографии.
Условия для жизни.
Основным предположением, на котором строится данная работа является утверждение, что жизнь зародилась в водной среде, таким образом необходимо найти планеты, на которых вода может находится в жидкой фазе.
1.1. Температура.
В данной работе предполагается, что оптимальной температурой, необходимой для существования жизни – температура в диапазоне от 273 до 373 К.
В работе не учитываются парниковый эффект, созданный за счет атмосферы планеты, поскольку для его расчета необходимо знание химического состава атмосферы.
1.2. Планета состоит из камня.
Жизнь возможна только на каменных планетах, так-как на газовых гигантов нет поверхности, а ледяные гиганты по определению не имеют воду в жидкой фазе и находятся за линией замерзания. Планеты, состоящие из твёрдых металлов, как правило, располагаются, достаточно близко к звезде, в отличие от планет гигантов (за исключением горячих Юпитеров), и имеют достаточно маленькие размеры (от 0.5 радиуса Земли (планету меньших радиусов обычно находятся либо слишком близко к звезде (например, Меркурий, у которого на поверхности слишком большая для существования жизни температура) или слишком далеко (например, Плутон, на котором слишком холодно) до приблизительно 3-ёх радиусов Земли (так называемые сверхземли (каменные планеты с большими радиусами не образуются)).
1.3.Планета имеет атмосферу.
Если у планеты нет атмосферы, на ней не может быть газов, необходимых для жизни (например, кислород (газ необходимый для дыхания), углекислый газ (газ, необходимый для Фотосинтеза и следствие жизнедеятельности живых организмов), метан (опять-же следствие жизнедеятельности парнокопытных животных))
Резюмируем. Основными критериями, для существования жизни на экзопланетах являются:
Оптимальная температура, в диапазоне от 273 К до 373 К;
Наличие атмосферы и одновременное содержание в ней водяных паров, кислорода, углекислого газа и метана;
Планета в основном состоит из камня;
Небольшие перепады температур.
К сожалению, используя современную технику, мы не можем выделять из спектра атмосферы экзопланет отдельные газы, водяной пар, также так как у большинства экзопланет есть атмосферы, мы не можем сквозь них искать на поверхности воду, и вообще говорить о существование атмосферы. Поэтому ключевым параметром, на который мы будем опираться, в поиске экзопланет на которых возможна жизнь, является температура на поверхности планеты.