Von allen Orten, die wir jemals im Universum betrachtet haben, hat uns nur die Erde Beweise für die Existenz des Lebens geliefert. Aber warum? Weil das Leben selten ist und uns alle Bedingungen erfordert, die wir auf der Erde haben, um aufrechterhalten zu werden? Oder weil das Leben allgegenwärtig ist, aber wir haben es hier gefunden, weil es der einfachste Ort war, es zu finden?
Da alles auf der Erde so angeordnet ist, wie es ist, sind wir es gewohnt zu glauben, dass wenn wir einen Planeten und einen Stern mit den gleichen Eigenschaften wie die Erde und die Sonne hätten - mit dem gleichen Alter, mit den gleichen Umlaufbahnen, Größen und Massen von die gleichen Materialien, dann würden wir wieder Leben bekommen. Wir gehen auch davon aus, dass andere Kombinationen weniger wahrscheinlich sind. Aber alle unsere Annahmen können falsch sein. Die Erde kann so selten sein wie das Leben.
2015 kündigte die NASA die Entdeckung von Kepler-452b an und nannte es „den erdähnlichsten Exoplaneten“, der jemals entdeckt wurde. Natürlich hatte sie viele Ähnlichkeiten mit der Erde und ihr Stern hatte viele Ähnlichkeiten mit der Sonne:
- Sein Heimatstern ist der Sonne in Bezug auf Temperatur, Masse und Größe sehr ähnlich: Es ist ein G2-Stern mit etwa gleicher Helligkeit und Gesamtlebensdauer.
- Es dreht sich in fast derselben Entfernung und mit ungefähr derselben Periode wie unser Planet um die Sonne: 385 Tage statt 365.
- Der Stern, um den er sich dreht, ist nicht viel weiter entwickelt als unsere Sonne: Er ist 1,5 Milliarden Jahre älter, was bedeutet, dass er 20% energetisch stärker und 10% kälter ist.
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- Der Planet selbst ist nicht viel größer als unsere Erde und sein Radius ist 60% größer.
Und obwohl Ihnen diese Bedingungen "irdisch" erscheinen mögen, hat die entdeckte Welt natürlich nichts mit der Erde zu tun.
In unserem Sonnensystem ist der Unterschied zwischen Erde und Venus winzig: etwa 5% im Radius. Im Vergleich dazu ist der Unterschied zwischen Erde und Uranus oder Neptun enorm: Diese Welten sind im Radius viermal so groß wie die Erde. 60% mehr scheinen daher nicht übertrieben zu sein, aber es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass wir einen festen Planeten mit einer dünnen Atmosphäre finden, der die Eigenschaften eines Gasriesen hat: eine große Hülle aus leichten atmosphärischen Gasen. Tatsächlich gibt es ein sehr enges Fenster, das in Bezug auf die Planetengröße als "terrestrisch" betrachtet werden sollte, und eine Abweichung von mehr als 10-20% von der terrestrischen Größe wäre zu groß.
Es gibt jedoch allen Grund zu der Annahme, dass terrestrische Planeten weit verbreitet sind. Die neuesten Ergebnisse des Kepler-Teleskops zeigen, dass sich mindestens 17 Milliarden erdgroße Planeten auf der Scheibe der Milchstraße befinden und mindestens einige Prozent der Sterne mindestens eine erdähnliche Welt in der Nähe haben werden. Während unser oberstes Ziel natürlich darin besteht, eine Welt mit fortgeschrittenem biologischem Leben zu finden - vorzugsweise eine Welt mit Leben während der kambrischen Explosion -, kehren unsere Gedanken immer zum Zwilling der Erde zurück. Aber solch ein Doppel, selbst wenn es existiert, ist möglicherweise nicht der beste Ort, um nachzuschauen.
Unsere Sonne ist ein 4,6 Milliarden Jahre alter Stern der G-Klasse. Obwohl wir denken, dass es eines der häufigsten ist, ist es nicht so: Unser Stern ist massereicher als 95% aller Sterne. M-Zwerge, kleine rote Sterne, sind die häufigste Art von Sternen im Universum: Drei Viertel aller Sterne sind M-Zwerge. Die Ozeane auf unserem Planeten werden in einer Milliarde Jahren kochen, aber M Sterne werden zehn Millionen Billionen Jahre lang bei einer stabilen Temperatur brennen.
"Kepler" fand viele terrestrische Planeten in der Nähe dieser M-Sterne, die sich an geeigneten Stellen für Wasser auf ihrer Oberfläche in flüssigem Zustand befanden und deren Masse für die terrestrische Definition durchaus geeignet war. Und während M-Sterne mit größerer Wahrscheinlichkeit Fackeln emittieren und Planeten näher an ihnen sein sollten, bieten sie ihren Planeten auch eine stabilere Umgebung mit weniger ultravioletter Strahlung und erhöhtem Schutz vor den brutalen Manifestationen des interplanetaren und interstellaren Raums. Die Gezeitenkräfte ihrer Sterne sind ebenfalls stärker, und ihre verkürzten Umlaufzeiten bieten ihnen eine einfache Möglichkeit, ein großes Magnetfeld zu erzeugen, das möglicherweise vor Fackeln schützt.
Diese Systeme sind ziemlich verbreitet, Erdzwillingsysteme jedoch nicht. Was brauchen wir für ein echtes "Doppel"? Zuallererst brauchen wir einen Stern wie die Sonne. Dies bedeutet, dass der Stern nicht nur die gleiche Temperatur und den gleichen Spektraltyp haben sollte, sondern auch ungefähr das gleiche Alter. Es braucht Zeit, bis sich das Leben entwickelt und zu etwas Interessantem entwickelt, was bedeutet, dass wir ein Sternensystem brauchen, das viele Milliarden Jahre alt ist. Wir können aber nicht zu lange warten, denn mit zunehmendem Alter der Sterne wächst der Bereich des Kerns, der Wasserstoff mit Helium verbindet, und die Ausgangsleistung (und damit die Helligkeit und Temperatur). Schließlich werden Planeten (wie die Erde), die einst bewohnbar waren, zu heiß, kochendes Wasser und verhindern, dass sich Leben entwickelt.
Nehmen wir an, wir haben ein Fenster von 1-2 Milliarden Jahren, was ungefähr 10% des Lebens eines Sterns entspricht. Es gibt ungefähr 200-400 Milliarden Sterne in unserer Galaxie, und ungefähr 7,6% von ihnen sind Sterne der G-Klasse, wie unsere Sonne. Trotz der Tatsache, dass unsere Sonne genauer als G2V-Stern klassifiziert ist, folgt daraus, dass etwa 10% aller Sterne der G-Klasse vom gleichen Typ wie unsere Sonne sein werden. An der Spitze stehen 400 Milliarden Sterne, von denen 7,6% der G-Klasse angehören, 10% derselben Unterklasse wie die Sonne angehören und 10% das richtige Alter für ein interessantes Leben haben. Das sind 300 Millionen Sterne. Aber selbst dann werden nicht alle genug schwere Elemente haben, um die irdische Welt zu erschaffen.
Oben sehen Sie das Spektrum der Sonne. Mit anderen Worten, die Linien, die Sie sehen, repräsentieren eine Vielzahl von Atomen und deren Beziehungen. Es gibt viele von ihnen auf der Sonne und sie haben sehr spezifische Beziehungen. Der Indikator, der nicht Wasserstoff oder Helium ist, sondern Materialien in der Sonne synthetisiert, nennen Astronomen Metallizität. Wenn wir einen terrestrischen Planeten wollen, brauchen wir Sterne mit solarähnlichen Metallizitäten. Es ist nicht so schlecht; Bis zu 25% der Sterne, die sich zur gleichen Zeit wie unsere Sonne bildeten, waren Zwischensterne der Population I, und viele von ihnen (vielleicht etwa 15%) haben die gleiche Metallizität wie unsere Sonne.
Es stellt sich heraus, dass es in unserer Galaxie 11 Millionen Sterne wie unsere gibt, mit dem gleichen Index schwerer Elemente. Wie viele dieser 11 Millionen solaren "Zwillinge" haben Erdzwillinge in ihren bewohnbaren Zonen?
Wir müssen einen festen Planeten von der richtigen Größe bilden, mit genügend Elementen, der richtigen Menge Wasser und am richtigen Ort, um als Zwilling der Erde betrachtet zu werden. All diese Probleme sind miteinander verbunden. Man würde denken, wenn der Zentralstern die richtige Elementhäufigkeit hätte, dann sollten die resultierenden Planeten das gleiche Verhältnis von Dichte zu Radius haben wie in unserem Sonnensystem. Aber wenn Ihr Planet 20% mehr Radius als die Erde hat, erhalten Sie mit Sicherheit eine Hülle aus leichten Gasen - Wasserstoff und Helium -, die Ihren Planeten schützt, selbst wenn Sie sich im inneren Teil des Sonnensystems befinden.
Eine Welt, die 60% größer als die Erde ist, hat das Fünffache ihrer Masse, was zu viel ist, um ein fester Planet mit einer dünnen Atmosphäre zu sein. Wenn wir noch einmal durch alle Schätzungen scrollen, erhalten wir vierzig bis hunderttausend terrestrische Planeten mit terrestrischen Umlaufbahnen um solartypische Sterne. Mit 400 Milliarden Sternen sind die Chancen extrem gering.
Und denken Sie daran, dass der eigentliche Zweck, solche Planeten zu finden, darin besteht, Welten zu finden, die das erdähnliche Leben unterstützen können. Und wenn das das Ziel ist, suchen Sie nicht nach dem "Doppel" der Erde. Es ist besser, nach kleineren Planeten in der Nähe von Sternen der M-Klasse zu suchen. Besser nach terrestrischen Welten in potenziell bewohnbaren Zonen in der Nähe von Sternen suchen. Es wird viel mehr Möglichkeiten geben.
ILYA KHEL
