Exoplanet akse undersøgelse øger håbet om komplekst liv, bare ikke ved siden af

"De er derude, " siger et ordsprog om rumvæsner. Det ser mere sandsynligt ud til at være sandt i lyset af en ny undersøgelse af planetariske aksehældninger.

Astrofysikere ved Georgia Institute of Technology modellerede en teoretisk tvilling af Jorden til andre stjernesystemer kaldet binære systemer, fordi de har to stjerner. De konkluderede, at 87 % af de ekso-jorde, man kunne finde i binære systemer, skulle have aksehældninger, der svarer til Jordens, en vigtig ingrediens for klimastabilitet, der fremmer udviklingen af ​​komplekst liv.

"Flerstjernesystemer er almindelige, og omkring 50 % af stjernerne har binære ledsagerstjerner. Så, denne undersøgelse kan anvendes på et stort antal solsystemer, " sagde Gongjie Li, undersøgelsens medforsker en adjunkt ved Georgia Tech's School of Physics.

Enkeltstjernede solsystemer som vores eget med flere planeter ser ud til at være sjældnere.

Alpha Centauri B? Elendig

Forskerne startede med at kontrastere, hvordan Jordens akse hælder, også kaldet skævhed, varierer over tid med variationen af ​​Mars' aksehældning. Mens vores planets milde skævhedsvariationer har været store for et beboeligt klima og for evolution, de vilde variationer af Mars' aksehældning kan have været med til at ødelægge dens atmosfære, som forklaret i afsnittet nedenfor.

Derefter modellerede forskerne Jorden til beboelig, eller Guldlok, zoner i Alpha Centauri AB - vores solsystems nærmeste nabo, et binært system med en stjerne kaldet "A" og den anden "B". Efter det, de udvidede modellen til et mere universelt omfang.

"Vi simulerede, hvordan det ville være omkring andre binære filer med flere variationer af stjernernes masse, orbitale kvaliteter, og så videre, " sagde Billy Quarles, undersøgelsens hovedforsker og en forsker i Lis laboratorium. "Den overordnede besked var positiv, men ikke for vores nærmeste nabo."

Alpha Centauri A så faktisk ikke dårligt ud, men udsigterne for mild aksedynamik på en exo-jord modelleret omkring stjerne B var elendig. Dette kan svække nogle forhåbninger, fordi Alpha Centauri AB er fire lysår væk, og en mission ved navn Starshot med store navne bagmænd planlægger at opsende en rumsonde for at lede efter tegn på avanceret liv der.

Forskerne offentliggør deres undersøgelse, som blev ledet af Jack Lissauer fra NASA Ames Research Center, i Astrofysisk tidsskrift den 19. november, 2019, under titlen:"Obliquity Evolution of Circumstellar Planets in Sun-like Stellar Binaries." Forskningen blev finansieret af NASA Exobiology Program.

Ingen exoplaneter er blevet bekræftet omkring A eller B; en exoplanet er blevet bekræftet omkring den nærliggende røde dværgstjerne Proxima Centauri, men det er meget sandsynligt, at det er ubeboeligt.

Jorden? Helt rigtigt

Selv med sine istider og varme faser, Jordens klimatologiske rammer har været rolige i hundreder af millioner af år – til dels på grund af dens milde kredsløbs- og aksehældningsdynamik – hvilket gør det muligt for evolutionen at tage store skridt. Vildt varierende dynamik, og dermed klimaet, ligesom på Mars ville stå til regelmæssigt at dræbe avanceret liv, hæmmer evolutionen.

Jordens kredsløb om solen er på en lille hældning, der vipper blidt og meget langsomt gennem en let præcession, en slags svingning. Mens Jorden drejer, det skifter position i forhold til solen, cirkulerer det lidt som en spirograftegning. Banen præcesserer også i form mellem lidt mere og lidt mindre aflang over 100, 000-års perioder.

Jordens aksehældning præcesserer mellem 22,1 og 24,5 grader i løbet af 41, 000 år. Vores store måne stabiliserer vores hældning gennem dens gravitationsforhold til Jorden, Ellers, hoppende gravitationsforbindelser med Merkur, Venus, Mars, og Jupiter ville rykke vores hældning med resonanser.

"Hvis vi ikke havde månen, Jordens hældning kan variere med omkring 60 grader, " sagde Quarles. "Vi ville måske ligne Mars, og præcessionen af ​​dens akse ser ud til at have hjulpet med at udtømme dens atmosfære."

Mars' akse præcesserer mellem 10 grader og 60 grader hvert 2. million år. Ved 10 graders hældning, atmosfæren kondenserer ved polerne, skabe hætter, der låser meget af atmosfæren i is. Ved 60 grader, Mars kunne vokse et isbælte omkring sin ækvator.

Univers? Håbefuld

I Alpha Centauri AB, stjerne B, på størrelse med vores sol, og den større stjerne, EN, kredser om hinanden i omtrent afstanden mellem Uranus og vores sol, hvilket er meget tæt på to stjerner i et binært system. Undersøgelsen modellerede variationer af en ekso-jord, der kredsede om begge stjerner, men koncentrerede sig om en modelleret kredsløb om jorden i den beboelige zone centreret omkring B, hvor A er den kredsende stjerne.

A's bane er meget elliptisk, passerer tæt forbi og bevæger sig derefter meget langt væk fra B og slynger kraftig tyngdekraft, hvilken, i modellen, overmandede exo-Jordens egen dynamik. Dens hældning og kredsløb varierede meget; det hjalp ikke at tilføje vores måne til modellen.

"Omkring Alpha Centauri B, hvis du ikke har en måne, du har en mere stabil akse, end hvis du har en måne. Hvis du har en måne, det er ret dårlige nyheder, " sagde Quarles.

Selv uden en måne og med mild aksevariabilitet, kompleks, Jordlignende evolution ser ud til at have svært ved den modellerede exo-jord omkring B.

"Den største effekt, du ville se, er forskelle i klimacyklusserne relateret til, hvor langstrakt kredsløbet er. I stedet for at have istider hver 100. 000 år som på jorden, de kan komme hvert 1. million år, vær værre, og holder meget længere, " sagde Quarles.

Men et skår af håb for jordlignende forhold dukkede op i modellen:"Planetarisk kredsløb og spin skal præcessere lige præcis i forhold til den binære bane. Der er denne lille søde plet, " sagde Quarles.

Da forskerne udvidede modellen til binære systemer i universet, sandsynligheden for blide skævhedsvariationer ballonerede.

"Generelt, adskillelsen mellem stjernerne er større i binære systemer, og så har den anden stjerne mindre effekt på Jordens model. Planetens egen bevægelsesdynamik dominerer andre påvirkninger, og skævhed har normalt en mindre variation, " sagde Li. "Så, det er ret optimistisk."