الفلك

ظروف سطح الكواكب الوحيدة (المارقة)

ظروف سطح الكواكب الوحيدة (المارقة)

السؤال كيف يتم اكتشاف الكواكب المارقة؟ يصف الصعوبات في العثور على الكواكب (أو الأجسام بحجم الكوكب) التي تطفو في الفضاء دون أن تكون تحت تأثير أي نجم أو نظام مجرات.

ماذا ستكون ظروف السطح المحتملة لهذه الكواكب؟ هل يمكن أن تنشأ الحياة ذات التغذية الكيميائية على مثل هذه الكواكب؟


تمتلك الكواكب المارقة آليتين للتشكيل: التكوين المستقل والطرد.

كان الكوكب المارق المكون بشكل مستقل قد تكثف من مادة السديم من تلقاء نفسه ولم يتشكل من قرص كوكبي أولي لنجم شاب. نحن نفهم كيف تتكثف الأجسام ذات الكتلة النجمية الفردية والتي تم اختبارها بالملاحظة ، لكنني لست على دراية بأي دراسات تم اختبارها والتي تتنبأ بالمعدل الذي تتشكل به الأجسام ذات الكتلة النجمية بشكل مستقل. (من المؤكد أننا لم نلاحظ عددًا كبيرًا منهم ، وكان من الممكن أن تكشف دراسات الجاذبية العدسة الدقيقة التي تم إجراؤها إذا كانت موجودة.) ولكن نظرًا لأن الأقزام البنية شائعة إلى حد ما ، يبدو من الآمن افتراض وجود مجموعة سكانية. من كواكب المشتري الفائقة التي تشكلت عن طريق التكثيف المباشر.

يجب أن يتراوح حجم الكواكب التي تشكلت عن طريق الطرد من النيازك وصولًا إلى المشتري الفائق ويجب أن تكون مشابهة إلى حد كبير لتوزيع حجم الكواكب المرتبطة. (إذا كانت الكواكب الصغيرة تميل إلى أن تكون أقرب إلى نجمها ، فقد يكون هناك بعض التحيز ضد طردها).

تُقذف الكواكب في الغالب في وقت مبكر من حياة النظام ، ولكن يمكن أن يحدث ذلك في أي مرحلة من عمر النجم - ديناميكيات نظام الكواكب مطلقا يصبح مستقرًا تمامًا. وإذا كان هناك ممر قريب لنجم آخر أو كوكب شرير كبير ، فيمكن أن تحدث عمليات الانبعاث حتى بعد بلايين السنين من الاستقرار. (انظر كتاب فريتز ليبر "A Pail of Air"!) ولكن ربما يكون عدد الكواكب المقذوفة مرجحًا بشدة تجاه الكواكب المقذوفة بعد فترة وجيزة من التكوين.

يعتبر التمييز بين الكواكب المتكونة بشكل مستقل والكواكب المقذوفة أمرًا مهمًا لأنه عندما يتشكل كوكب يكون الجو حارًا جدًا من طاقة الجاذبية المنبعثة في التكوين ، وعلى الأرجح في البداية معاد لتكوين الحياة. لكنه يبرد (السطح أسرع بكثير من الداخل) ويمكن أن تتشكل الحياة في النهاية.

إذا ظل الكوكب في مدار حول نجم ، تنخفض درجة حرارة السطح بشكل مقارب نحو درجة حرارة التوازن حيث يوازن مجموع المدخلات الإشعاعية للنجم وتسرب الحرارة من الداخل الذي لا يزال ساخنًا إشعاع الأشعة تحت الحمراء المتسرب من الكوكب إلى الفضاء. في كثير من الأحيان ، سيكون ذلك في نطاق درجة حرارة حيث يمكن أن تتشكل الحياة على السطح.

بمجرد خروج كوكب ما ، ستكون درجة حرارة التوازن أقل بكثير. على سبيل المثال ، بالنسبة إلى الأرض التي يبلغ عمرها 4.5 GY ، فإن إشعاع الشمس يطرح 3000 مرة من الطاقة على سطح الأرض أكثر من التسرب من الداخل ، (انظر https://en.wikipedia.org/wiki/Earth٪27s_internal_heat_budget للحصول على التفاصيل. ) الوقت الذي يستغرقه كوكب مارق بحجم الأرض ليبرد إلى درجة حرارة الأرض الحالية هو في حدود 10 MY وبعد ذلك سيستمر في التبريد إلى درجة حرارة سطح 30K.

لذا فإن مسألة الحياة تشكيل على كوكب شبيه بالأرض هو ما إذا كان هناك وقت أم لا قبل أن تتجمد الطبقات السطحية الصلبة ، حيث يبدو أن ذلك يوقف تكوين الحياة.

جميع الرهانات معطلة بالنسبة للكواكب الكبيرة التي (أ) تبرد ببطء أكثر و (ب) تحتوي على الأرجح على كمية أكبر من الماء لتكوين محيطات سائلة تحت السطح حتى بعد أن يتجمد السطح صلبًا.

بالنسبة للأجسام الكوكبية حيث يكون للحياة وقت لتتشكل ، فإن المصدر الوحيد للطاقة سيكون الحرارة المتسربة من الداخل إما بشكل مباشر بسبب التدرج الحراري (مصدر منتشر للغاية) ، أو بشكل غير مباشر من ما يعادل فتحات أعماق البحار على الأرض. يبدو أن هذا الأخير أكثر احتمالا لأن الحرارة الشديدة وتدرجات الجهد الكيميائي أسهل بكثير للاستغلال.

كتب هال كليمنت قصتين ممتازتين علميًا على هذه الكواكب. واحد، ستار لايت، لديه كائنات فضائية عالية الجاذبية تعمل مع البشر لاستكشاف سطح Dhrawn ، وهو قزم بني. والآخر كان خيالًا قصيرًا ، حيث التقى البشر بحياة ذكية يعيشون على كوكب أقرب إلى كوكب شرير بحجم الأرض. (أعتقد أنها كانت "Sortie" وتكملة ، لكنني لست متأكدًا).

على أي حال ، يبدو من المرجح أنه سيكون هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من أنواع مختلفة من الكواكب المارقة التي قد تدعم الحياة على الأرجح.


وضع ديفيد ستيفنسون نظرية مفادها أن كوكبًا أحمر اللون يمكن أن يُقذف به قدر كبير من الهيدروجين في الغلاف الجوي مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الغلاف الجوي الهيدروجيني. هذا معتم للغاية بالنسبة للأشعة تحت الحمراء ويمكن أن يحمل القليل من الحرارة المتولدة داخليًا جيدًا بما يكفي لإمكانية وجود الماء على السطح. فيما يلي ملخص لتلك الورقة: الكواكب التي تحافظ على الحياة في الفضاء بين النجوم.

أثناء تكوين الكواكب ، قد تتشكل أجنة صخرية وجليدية بترتيب كتلة الأرض ، وقد يتم إخراج بعضها من النظام الشمسي أثناء تبعثرها جاذبيًا من الكواكب العملاقة الأولية. يمكن لهذه الأجسام أن تحتفظ بأجواء غنية بالهيدروجين الجزيئي والتي ، عند التبريد ، يمكن أن يكون لها ضغوط قاعدية من 102 إلى 104 بار. قد تمنع عتامة الأشعة تحت الحمراء البعيدة الناتجة عن الضغط من H2 هذه الأجسام من التخلص من الحرارة المشعة الداخلية إلا من خلال تطوير جو حمل حراري واسع النطاق (بدون فقدان أو زيادة الحرارة). هذا يعني أنه على الرغم من أن درجة حرارة الجسم الفعالة تبلغ حوالي 30 كلفن ، إلا أن درجة حرارة سطحه يمكن أن تتجاوز درجة انصهار الماء. لذلك قد تحتوي هذه الأجسام على محيطات مائية يكون ضغط سطحها ودرجة حرارتها مثل تلك الموجودة في قاعدة محيطات الأرض. سيكون من الصعب اكتشاف مثل هذه المنازل المحتملة للحياة.

ورقة أخرى من هذا القبيل هي: القيود على الكواكب العائمة التي تدعم الحياة المائية ، بقلم فيوريل باديسكو.


المليارات من "الكواكب المارقة" غير المكتشفة يمكن أن تمزق بعنف عبر مجرتنا

نميل إلى التفكير في الكواكب مرتبة بدقة في أنظمة ، مثل نظامنا الشمسي. لكن بين الحين والآخر ، يحصل علماء الفلك على تلميحات عن شيء آخر - كواكب شريرة ، غير مرتبطة بأي نجم أو نظام ، تنجرف وحيدًا عبر المجرة.

الآن اتضح أنه يمكن أن يكون هناك عدد أكبر بكثير مما كان يشك فيه أي شخص. كشفت محاكاة جديدة أنه يمكن أن يكون هناك مليارات من الكواكب المارقة في مجرة ​​درب التبانة.

يعد إجراء إحصاء للكواكب الخارجية أمرًا صعبًا للغاية في أفضل الأوقات ، عندما يكونون في نظام كوكبي. لا تُصدر الكواكب أي ضوء خاص بها (إلا إذا واجهنا قزمًا بنيًا ، لكن وضع كوكبهم موضع نقاش) ، لذلك علينا استخدام وسائل أخرى للكشف عنها.

عندما يدور كوكب حول نجم ، هناك طريقتان رئيسيتان للكشف. هذه هي طريقة السرعة الشعاعية ، حيث يمكن اكتشاف تأثير جاذبية الكوكب على النجم ، وطريقة العبور ، عندما يدور الكوكب أمام النجم ويخفت ضوءه قليلاً.

كما ترى ، تعتمد كلتا الطريقتين على وجود نجم - لذا فهي عديمة الجدوى عندما يتعلق الأمر بالكواكب المارقة. ومع ذلك ، لا تزال هناك بعض الطرق التي يمكننا من خلالها اكتشاف هؤلاء المتجولين. تم رصد كوكبين مارقين في العام الماضي بسبب الطريقة التي تعمل بها جاذبيتهم على انحناء الضوء القادم من خلفهم ، وقد كشفت الأشعة تحت الحمراء عن آخرين.

إجمالاً ، تم تحديد حوالي 20 كوكبًا مارقًا أو كواكب مارقة مرشحة ، مقارنة بـ 3917 كوكبًا خارج المجموعة الشمسية في أنظمة الكواكب. هذه فجوة كبيرة جدًا.

لذلك ، لمعرفة عدد الكواكب المارقة التي قد تكون موجودة هناك ، تنجرف بشكل مظلم عبر المجرة ، أجرى علماء الفلك في جامعة لايدن في هولندا عمليات محاكاة رياضية معقدة لكوكب Orion Trapezium ، وهو مجموعة من النجوم الشابة في قلب سديم الجبار. .

تم تصميم خمسمائة نجم شبيه بالشمس مع أربعة أو خمسة أو ستة كواكب لكل منها ، ليصبح المجموع الكلي 2522 كوكبًا ، وتتراوح كتل كتلتها من حوالي ثلاثة أضعاف كتلة الأرض إلى حوالي 130 ضعف كتلة كوكب المشتري (هذا قزم بني- بحجم).

من بين هذه الكواكب ، أصبح 357 (16.5 في المائة) غير منضم لأنظمتها خلال 11 مليون سنة من التكوين ، وانجرفت بحرية. بقي القليل داخل المجموعة ، وتم القبض على خمسة من قبل أنظمة كوكبية أخرى ، لكن 282 - غالبية الكواكب - نجت من المجموعة تمامًا.

ومن المثير للاهتمام ، أن 75 من أصل 2522 اصطدم بنجمهم المضيف ، واصطدم 34 كوكبًا بكوكب آخر.

معظم الكواكب المارقة التي لاحظناها بالفعل (وهو عدد صغير جدًا) كانت على الجانب الأكبر. لكن الباحثين وجدوا أنه من غير المرجح أن يكون لكتلة الكوكب تأثير على احتمالية طرده من النظام.

لذا من المحتمل أن الكواكب المارقة تعمل بنفس سلسلة الأحجام مثل الكواكب المرتبطة بنظام. من المحتمل أن تكون هناك كواكب شريرة أصغر حجمًا - يصعب اكتشافها كثيرًا ، من بين فئة من الأجسام التي يصعب اكتشافها بالفعل.

إذا كان من الممكن استقراء رقم 16.5 في المائة على نطاق واسع عبر مجرة ​​درب التبانة (وهو أمر ممكن ، نظرًا لأن مجموعة Trapezium Cluster نموذجية جدًا لحضانة نجمية) ، فهناك ما لا يقل عن 16.5 مليار كوكب مارق يتجول حولها ، من الإجمالي المقدر على الأقل 100 مليار كوكب.

حتى أنه من الممكن أن يكون لنظامنا كوكب إضافي في يوم من الأيام تم طرده. يُعتقد أن الميل المحوري الغريب لأورانوس قد يكون ناتجًا عن اصطدامه بكوكب مارق ، ومن المحتمل أيضًا أن الكوكب التاسع الغامض والافتراضي كان شريرًا تم التقاطه أثناء مروره.

كما لاحظ الباحثون ، تستند الدراسة إلى عمليتي محاكاة فقط ، لذا فهي بالتأكيد ليست نهائية - لكن أدلة المحاكاة تشير إلى أن الكواكب المارقة أكثر شيوعًا مما تشير إليه أدلة المراقبة لدينا.

ومن المؤكد أنها تثير الخيال - هذه الكواكب الباردة المنعزلة ، التي تعبر الفضاء بعيدًا عن دفء النجم. يجب على شخص ما بالتأكيد كتابة فيلم خيال علمي عن ذلك.

تم قبول البحث في علم الفلك والفيزياء الفلكية، ويمكن قراءتها على arXiv.


هل هناك كواكب تدور حول نجوم بين المجرات؟

سمعت أنها نجوم وحيدة بين المجرات وكنت أتساءل عما إذا كان من الممكن أن تكون هذه النجوم أنظمة شمسية. إذا كانت الإجابة بنعم ، فهل من الممكن أيضًا أن تكون هذه الكواكب صالحة للسكن؟

نعم ، سيكون لبعض هذه النجوم المارقة كواكب ، ولا يوجد سبب يمنع هذه الكواكب من أن تكون صالحة للسكن.

يتم إخراج بعض النجوم المارقة من خلال تفاعلات ثلاثية الأجسام مع ثقوب سوداء فائقة الكتلة والتي تمنحها سرعة هائلة وترسلها إلى الفضاء بين المجرات. ربما تكون هذه الأنظمة قد تعطلت جاذبيًا أثناء التفاعل ، مما قد يعطل مدارات الكواكب ويجردها من النظام تمامًا.

يتم إخراج النجوم المارقة الأخرى من خلال تفاعلات المد والجزر بين المجرات. هذه عملية ألطف بكثير فيما يتعلق بالنظام النجمي ، وربما لن تعرض نظام الكواكب لأي خطر حقيقي. يمكن بالتأكيد أن تكون هذه الكواكب صالحة للسكن. في الواقع ، الابتعاد عن المجرة يقلل من فرصك في التعرض لمستعر أعظم قريب.


اكتشف كوكب هائل "شرير" به "توهج" غامض خارج النظام الشمسي - وهو أكبر بـ 12 مرة من كوكب المشتري

يزعم العلماء أن كوكبًا ضخمًا ومقتطفًا له توهج غير مفسر ومثل ويترصد خارج نظامنا الشمسي.

العالم الضخم بشكل رهيب أكبر بـ 12 مرة من كوكب المشتري الغازي العملاق وأول جسم من نوعه يتم رصده باستخدام التلسكوب الراديوي ، وفقًا للمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي.

لقد أطلقوا عليه & # x27re لقب & quotrogue & quot لأنه & # x27s بشكل غامض & quot؛ يتجول & quot؛ عبر الفضاء دون أي نوع من المدار حول نجم أم.

وما يزال الأمر الأكثر إرباكًا هو كتلته ومجاله المغناطيسي القوي الذي أقوى 200 مرة من كوكب المشتري & # x27s.

يمكن أن يؤدي تفكك أسراره إلى اكتشاف المزيد من العوالم الغريبة ، كما يدعي الحطام.

قالت الدكتورة ميلودي كاو ، عالمة الفلك: "يقع هذا الجسم تمامًا على الحد الفاصل بين كوكب وقزم بني ، أو" نجم فاشل "، ويعطينا بعض المفاجآت التي يمكن أن تساعدنا في فهم العمليات المغناطيسية على كل من النجوم والكواكب". في جامعة ولاية أريزونا.

لطالما حيرة الأقزام البنية العلماء: فهي ضخمة جدًا بحيث لا يمكن اعتبارها كواكب وليست كبيرة بما يكفي لاعتبارها نجومًا.

لديهم أيضًا شفق قطبي قوي - على غرار الأضواء الشمالية المذهلة & quot على الأرض - مثل تلك التي شوهدت في نظامنا الشمسي & # x27s الكواكب العملاقة كوكب المشتري وزحل.

الشفق القطبي على كوكبنا ناتج عن تفاعل المجال المغناطيسي مع الرياح الشمسية (التدفق المستمر للجسيمات المشحونة من الغلاف الجوي العلوي للشمس ، والمعروف باسم الإكليل ، الذي يتخلل النظام الشمسي).

استخدم فريق Kao & # x27s تلسكوبًا لاسلكيًا متقدمًا يقع في نيو مكسيكو لتحقيق الاكتشاف. يقولون إن العالم الجديد عمره 200 مليون سنة و 20 سنة ضوئية من الأرض.

كما تتميز بدرجات حرارة سطحية شديدة الحرارة تبلغ حوالي 825 درجة مئوية ، أو أكثر من 1500 درجة فهرنهايت.

وبالمقارنة ، تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي 5500 درجة مئوية.

على الرغم من اكتشافه لأول مرة في عام 2016 ، إلا أن العلماء حددوه في البداية كواحد من خمسة أقزام بنية تم اكتشافها مؤخرًا.

تم إلغاء هذه النظرية ، بعد أن حفروا في المزيد من البيانات لتحديد عمرها بشكل أفضل.

إنهم يعتقدون الآن أنه & # x27s كائن أصغر سناً ، وبالتالي فإن كتلته أصغر مما كان يعتقد في الأصل - مما يعني أنه يمكن نظريًا تصنيفه على أنه كوكب في حد ذاته.

الأكثر قراءة في مجال التكنولوجيا

اللعبة قيد التشغيل

مفتوح على مصراعيه

الأرقام المفقودة

ذهب بدون نظام I-TRACE

مثبت العقل

أنا قادم

قال جريج هالينان ، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، إن مثل هذا المجال المغناطيسي القوي "يمثل تحديات كبيرة لفهمنا لآلية الدينامو التي تنتج الحقول المغناطيسية في الأقزام البنية والكواكب الخارجية وتساعد في دفع الشفق الذي نراه".

وأضاف: "إن اكتشاف SIMP J01365663 + 0933473 باستخدام VLA من خلال انبعاثه الراديوي الشفقي يعني أيضًا أنه قد يكون لدينا طريقة جديدة للكشف عن الكواكب الخارجية ، بما في ذلك الكواكب المارقة المراوغة التي لا تدور حول نجم رئيسي."

"هذا الجسم بالتحديد مثير لأن دراسة آليات الدينامو المغناطيسية الخاصة به يمكن أن تعطينا رؤى جديدة حول كيفية عمل نفس النوع من الآليات في الكواكب خارج المجموعة الشمسية - الكواكب خارج نظامنا الشمسي ،" أضاف كاو.

& quot ؛ نعتقد أن هذه الآليات يمكن أن تعمل ليس فقط في الأقزام البنية ، ولكن أيضًا في كل من الكواكب الغازية العملاقة والأرضية. & quot


& # 8216Lonely & # 8217 اكتشف كوكب روغ وهو يتجول في درب التبانة

يعتقد الباحثون أن مجرتنا تعج بالأيتام الكونيين ، والكواكب تتجول خالية من النجم الأم. على الرغم من شيوعها ، يصعب اكتشاف هذه الكواكب المارقة ، خاصةً عندما تكون في نطاق حجم الأرض.

على الرغم من هذه الصعوبة ، اكتشف فريق دولي من علماء الفلك ، بما في ذلك برزيميك مروز ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ورادوسلاف بوليسكي من المرصد الفلكي بجامعة وارسو ، ما يعتقدون أنه كوكب عائم مع حجم وكتلة في مكان ما في نطاق المريخ والأرض ، تجول في درب التبانة.

يمثل هذا الاكتشاف خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال استكشاف الكواكب الخارجية لأنه أول "كوكب مارق" بحجم الأرض يتم رصده على الإطلاق.

انطباع فنان & # 8217s لحدث جاذبية العدسة الدقيقة لكوكب عائم. (جان سكورون / المرصد الفلكي ، جامعة وارسو)

يقول بولسكي: "وجدنا كوكبًا يبدو شديد الوحدة وصغيرًا ، بعيدًا في الكون" علوم ZME. "إذا كنت تستطيع أن تتخيل ، فإن الأرض في صندوق رمل محاط بالكثير من الكواكب الأخرى وضوء الشمس. هذا الكوكب ليس كذلك. إنه حقًا بمفرده ".

يُعتقد أن الكوكب المارق الذي وجده الفريق - OGLE-2016-BLG-1928 - هو أصغر كوكب عائم تم اكتشافه على الإطلاق. تم العثور عليه في البيانات التي تم جمعها بواسطة تجربة عدسة الجاذبية البصرية (OGLE) ، وهو مشروع فلكي بولندي مقره جامعة وارسو. المارقة المكتشفة سابقًا - مثل أول كوكب عائم تم تسجيله على الإطلاق عثر عليه OGLE أيضًا في عام 2016 - أقرب في الحجم إلى كوكب المشتري.

قد تؤدي جاذبية كوكب عائم بحرية إلى انحراف وتركيز الضوء من نجم بعيد عند الاقتراب منه امامها. بسبب الصورة المشوهة ، يبدو النجم أكثر إشراقًا مؤقتًا. (الخامس)

اكتشفنا أصغر كوكب عائم مرشح حتى الآن. من المحتمل أن يكون الكوكب أصغر من الأرض ، وهو ما يتوافق مع تنبؤات نظريات تكوين الكواكب ، "مروز - المؤلف الرئيسي لدراسة الفريق المنشورة في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية - يشرح ل علوم ZME. "الكواكب الحرة العائمة باهتة للغاية بحيث لا يمكن ملاحظتها مباشرة - يمكننا اكتشافها باستخدام الجاذبية الدقيقة عبر جاذبيتها المنحنية للضوء. "

خطورة الموقف

اكتشف الفريق هذا الكوكب المتجول باستخدام تقنية الجاذبية الميكروية ، والتي غالبًا ما تُستخدم لرصد الكواكب الخارجية - الكواكب خارج نظامنا الشمسي. لا يمكن غالبًا ملاحظة الكواكب الخارجية بشكل مباشر ، وعندما يكون ذلك ممكنًا يكون ذلك نتيجة للتفاعل مع الإشعاع الصادر عن نجمها الأم - على سبيل المثال ، تأثير التعتيم على الكواكب الخارجية عندما تعبر أمام نجمها وتحجب بعض الضوء المنبعث منه. من الواضح أنه نظرًا لأن الكواكب المارقة لا تمتلك نجمًا رئيسيًا ، فإنها لا تمتلك هذه التفاعلات ، مما يجعل أحداث العدسة الدقيقة هي الطريقة الوحيدة لاكتشافها.

يشرح مروز: "تحدث العدسة الدقيقة عندما يمر جسم عدسي - كوكب أو نجم عائم بحرية - بين مراقب أرضي ونجم مصدر بعيد ، وقد تنحرف جاذبيته وتركز الضوء عن المصدر" علوم ZME. "سيقيس المراقب سطوعًا قصيرًا لنجم المصدر ، والذي نسميه حدث الجاذبية الميكروية ".

عندما تنحرف جاذبية كوكب عائم حر وتركز الضوء من نجم بعيد ، يمكننا أن نلاحظ تغيرات مؤقتة في سطوع النجوم. (تغييرات مؤقتة في سطوع النجوم.
الائتمان: جان سكورون / المرصد الفلكي ، جامعة وارسو.)

يواصل مروز شرحه أن مدة أحداث العدسة الدقيقة تعتمد على كتلة الجسم التي تعمل كعدسة جاذبية. "كلما كانت العدسة أقل كثافة ، كلما كان حدث العدسة الدقيقة أقصر. معظم الأحداث المرصودة ، والتي عادة ما تستمر عدة أيام ، سببها النجوم ، "يقول مروز. عادة ما تستمر أحداث العدسة الدقيقة المنسوبة إلى الكواكب العائمة بالكاد بضع ساعات مما يجعل من الصعب رصدها. نحن بحاجة إلى مراقبة نفس الجزء من السماء بشكل متكرر لتحديد السطوع القصير الذي تسببه الكواكب الحرة ".

تغيرات في سطوع النجم المرصود أثناء حدث الجاذبية العدسة الدقيقة لكوكب عائم. (الائتمان: جان سكورون / المرصد الفلكي ، جامعة وارسو/ روبرت ليا)

من خلال قياس مدة حدث العدسة الدقيقة وشكل منحنى الضوء ، يمكن لعلماء الفلك تقدير كتلة جسم العدسة. هذه هي الطريقة التي تمكن الفريق من التأكد من أن هذا الكوكب العائم بحجم الأرض تقريبًا. يقول بولسكي: "من ثم ، يمكننا اكتشاف أجسام خافتة للغاية ، مثل الثقوب السوداء ، أو الكواكب العائمة بحرية". "لقد وجدنا أنه حدث ، له جدول زمني 41 دقيقة. وهو أقصر حدث تم اكتشافه على الإطلاق ".

يوضح بولسكي أن عدم وجود أي جسم عدسي آخر في النظام أخبر الفريق أنه مرشح قوي جدًا لكوكب عائم بحرية. ويضيف: "نعلم أنه كوكب بسبب النطاق الزمني القصير جدًا ونعتقد أنه يتحرك بحرية لأننا لا نرى أي نجم بجانبه."

الذهاب المارقة. كيف تأتي الكواكب الحرة لتتجول في الكون بمفردها

يعتقد علماء الفلك أن الكواكب الحرة قد تشكلت بالفعل في أقراص كوكبية أولية حول النجوم بنفس الطريقة التي تكون بها & # 8216 العادية & # 8217 الكواكب. في مرحلة ما ، يتم طردهم من أنظمة الكواكب الأم ، ربما بعد تفاعلات الجاذبية مع الأجسام الأخرى ، على سبيل المثال ، مع الكواكب الأخرى في النظام.

يقول مروز: "من المتوقع أن يتم طرد بعض الكواكب منخفضة الكتلة من أنظمة الكواكب الأم خلال المراحل الأولى من تكوين نظام الكواكب". "وفقًا لنظريات تكوين الكواكب ، يجب أن تكون معظم الكواكب المقذوفة أصغر من الأرض. تتنبأ نظريات تكوين الكواكب بأن الكتل النموذجية للكواكب المقذوفة يجب أن تكون بين 0.3 و 1.0 كتلة أرضية. وبالتالي ، فإن خصائص هذا الحدث تتناسب مع التوقعات النظرية ".

يُعتقد أن هذه الكواكب المارقة حرة الطفو شائعة إلى حد ما ، لكن الباحثين لا يستطيعون التأكد من ذلك لأنه من الصعب جدًا اكتشافها. "تشير دراساتنا الحالية إلى أن تواتر الكتلة المنخفضة & # 8211 في الأرض إلى نطاق الكتلة الأرضية الفائقة & # 8211 الكواكب الخالية من العائمة أو ذات المدار الواسع يشبه تواتر النجوم - هناك حوالي اثنين إلى خمسة من هذه الأجسام لكل نجم في مجرة ​​درب التبانة "، يقول مروز. "هذه الأرقام غير مؤكدة للغاية لأنها تستند إلى عدد قليل من المشاهدات لأحداث العدسة الدقيقة ذات النطاق الزمني القصير. ومع ذلك ، إذا كانت الكواكب العائمة / ذات المدار العريض أقل تواترًا من النجوم ، لكنا قد لاحظنا أحداثًا قصيرة النطاق أقل بكثير مما نلاحظه ".

يضيف الباحث أنه على الرغم من أن هذه الأشياء شائعة نسبيًا ، إلا أن فرص مراقبة أحداث العدسة الدقيقة التي تسببها لا تزال ضئيلة للغاية. & # 8220 ثلاث كائنات - المصدر ، والعدسة ، والمراقب - يجب أن تكون محاذية تمامًا تقريبًا ، & # 8221 Mróz يقول. "إذا لاحظنا نجمًا واحدًا فقط ، فسنضطر إلى الانتظار ما يقرب من مليون عام لرؤية المصدر يتم عدساته الدقيقة."

في الواقع ، أحد العناصر غير العادية في دراسة الفريق هو أنه لا يُعتقد أن مثل هذا الحدث قصير المدى للعدسة يمكن ملاحظته نظرًا لحساسية الجيل الحالي من التلسكوبات.

يقول بوليسكي: "كانت المفاجأة بشكل عام أنه مع التكنولوجيا الحالية يمكننا تحديد حدث قصير مثل هذا". "من المدهش بشكل خاص أن تفوق الرقم القياسي السابق بعامل قليل."

تلسكوب نانسي جريس الروماني والاستطلاع المارق المستقبلي

بالنسبة إلى Mróz ، لا تزال هناك أسئلة يرغب في الإجابة عنها حول OGLE-2016-BLG-1928. في المقام الأول ، التأكيد على أنه بالتأكيد كوكب عائم.

"لسنا متأكدين تمامًا مما إذا كان كوكبنا عائمًا أم لا. تستبعد ملاحظاتنا وجود رفقاء نجميين ضمن 10 وحدات فلكية & # 8211930 مليون ميل & # 8211 من الكوكب ، ولكن قد يكون للكوكب رفيق بعيدًا ، "يقول مروز. "دعونا نتخيل أننا نراقب أحداث العدسة الدقيقة من قبل شبيه من النظام الشمسي. إذا تسبب كوكب المشتري أو زحل في حدوث عدسات دقيقة ، فسنرى توقيعًا للشمس في منحنى ضوء حدث العدسة الدقيقة. ومع ذلك ، من المحتمل أن تبدو أحداث العدسة الدقيقة بواسطة أورانوس أو نبتون مثل أحداث الكواكب الحرة العائمة ، لأنها بعيدة جدًا عن الشمس ".

لحسن الحظ ، يقول مروز إنه ينبغي أن يكون من الممكن التمييز بين الكواكب العائمة والكواكب ذات المدار العريض. يوضح الباحث: "تتحرك العدسة بالنسبة إلى نجم المصدر في السماء - وبعد سنوات قليلة من حدث العدسة الدقيقة - يجب أن تنفصل العدسة عن المصدر في السماء". "إذا كان للعدسة رفيق نجمي ، فسنرى بعض الضوء الزائد في موضعه. إذا كان كوكبًا عائمًا بحرية ، فلن نفعل ذلك ".

في حين أن هذه الطريقة قد تبدو بسيطة ، يقول مروز إنه لا يمكننا تطبيقها الآن ، لأن التلسكوبات الموجودة ليست قوية بما يكفي. يتضمن ذلك الأداة التي أجرت الملاحظات طويلة المدى التي أدت إلى مسح OGLE للسماء & # 8211 البيانات التي وجد الفريق منها حدث العدسة الدقيقة OGLE-2016-BLG-1928.

يقول بوليسكي: "كان [اكتشاف OGLE-2016-BLG-1928] جزءًا من البحث الأكبر عن أحداث العدسة الدقيقة بشكل عام ، والتي نجريها في عدد من الخطوات" ZME. "في خطوة واحدة ، بدأت في النظر إلى الكواكب المدارية الواسعة - كواكب تشبه أورانوس أو نبتون وفي مدارات مماثلة. وأثناء البحث عن هؤلاء ، قمت بفحص قائمة بأحداث العدسة الدقيقة المرشحة بشكل عام ووجدت هذا. "

قريبًا سيتولى تلسكوب نانسي جريس الروماني التابع لوكالة ناسا مهمة البحث عن أحداث العدسة الدقيقة ، ولكن في هذه الأثناء ، لا تزال هناك بيانات من OGLE ومشاريع أخرى يتعين فحصها. "لدينا الآن المزيد من البيانات وتقوم استطلاعات أخرى بجمع البيانات أيضًا. لذلك نأمل في تحليلها "، كما يقول بوليسكي. "المستقبل على المدى الطويل هو إطلاق تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي. سيكون تلسكوبًا مشابهًا لتلسكوب هابل ، فقط مع كاميرات جديدة تعمل بالأشعة تحت الحمراء والأشعة تحت الحمراء ومجال رؤية الكاميرا أكبر من تلسكوب هابل الفضائي.

"سيكون أحد المشاريع الرئيسية لتلسكوب رامان هو مراقبة انتفاخ المجرة بحثًا عن كواكب ذات عدسات دقيقة ، بما في ذلك الكواكب العائمة."

مروز ، بي ، بوليسكي ، آر ، جولد ، إيه. وآخرون. ، "مرشح كوكب شرير من الكتلة الأرضية تم اكتشافه في حدث العدسة الدقيقة الأقصر نطاقًا ،" رسائل مجلة الفيزياء الفلكية، [2020] DOI: 10.3847 / 2041–8213 / abbfad


تم العثور على كوكب غريب وحيد بدون نجم

اكتشف عالم دولي كوكبًا شابًا وغريبًا وشريرًا & # 8211 PSO J318.5-22 ، على بعد 80 سنة ضوئية فقط من الأرض وتبلغ كتلته ستة أضعاف كتلة كوكب المشتري ، وقد تشكل منذ ما يقرب من 12 مليون سنة & # 8211 والتي يجعلها مولودة من حيث الكواكب (تشكلت الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة.

صورة متعددة الألوان من تلسكوب Pan-STARRS1 للكوكب الحر العائم PSO J318.5-22 ، في كوكبة الجدي. تنبعث معظم طاقتها من الأشعة تحت الحمراء.

& # 8220 لم نشهد من قبل جسمًا يتحرك بحرية في الفضاء يبدو كهذا. وأوضح رئيس الفريق الدكتور مايكل ليو من معهد علم الفلك في جامعة هاواي في مانوا ، أن لديها كل خصائص الكواكب الصغيرة الموجودة حول النجوم الأخرى ، لكنها تنجرف هناك بمفردها. "كثيرا ما كنت أتساءل عما إذا كانت مثل هذه الأشياء المنفردة موجودة ، ونحن نعلم الآن أنها موجودة."

خلال العقد الماضي ، تطور اكتشاف كوكب خارجي جديد بوتيرة هائلة ، دون اكتشاف حوالي 1.000 (!) كوكب جديد من خلال طرق غير مباشرة. ومع ذلك ، حتى مع التطور المذهل للتقنية ، لوحظ عدد قليل فقط من خلال التصوير المباشر.

"يصعب دراسة الكواكب التي تم العثور عليها من خلال التصوير المباشر ، لأنها تقع بجوار نجومها المضيفة الأكثر إشراقًا. PSO J318.5-22 لا يدور حول نجم لذا سيكون من الأسهل علينا دراسته. قال الدكتور نيال ديكون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا وأحد مؤلفي الدراسة: "سيوفر رؤية رائعة للأعمال الداخلية للكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري بعد ولادتها بوقت قصير".

أكد علماء الفلك وجود الكواكب المارقة منذ بضع سنوات فقط ، لذلك يعد هذا أيضًا مجالًا جديدًا مثيرًا للدراسة. لا توجد طريقة حالية لمعرفة ما إذا كانت هذه هي الكواكب التي تم إخراجها من مدار حول نجم أو تشكلت في الأصل من تلقاء نفسها كأقزام شبه بنية.


كان لدى زائر ما بين النجوم قصة حزينة يرويها

ساعد تلميح من الدفء القادم من شمسنا في الكشف عن أسرار مذنب غامض.

في عام 2019 ، اكتشف جينادي بوريسوف ، وهو عالم فلك هاوٍ في شبه جزيرة القرم ، مذنبه السابع. لم يكن هذا الجسم الجليدي مثل الأشياء الأخرى التي وجدها بوريسوف ، أو مثل أي من المذنبات الأخرى في النظام الشمسي. هذا لم يكن يدور حول الشمس.

بدلاً من ذلك ، كان ينجرف بمفرده في الفضاء بين النجوم ، متتبعًا مساره الخاص ، إلى أن دخلت يومًا ما إلى نظامنا الشمسي وتجاوزت الشمس. بعد أن دفعته حرارة النجم ، ولأول مرة في من يعرف كم من الوقت ، ذاب المذنب الجليدي قليلاً فقط.

استحوذت بعض أقوى التلسكوبات على الأرض على المتداخل الكوني أثناء مروره. يمكن لعلماء الفلك رؤية المذنب محاطًا بوهج ضبابي لجزيئات الغبار المتجمدة التي أطلقتها الشمس.

من خلال تحليل هذه الجسيمات من بعيد ، تمكن الباحثون من التعرف على تكوين المذنب وأصوله ورحلته الطويلة هنا. تظهر إحدى الاكتشافات الحديثة شيئًا كئيبًا إلى حد ما.

من بين المذنبات التي لاحظها الفلكيون ، هذا المذنبات المسمى بوريسوف تيمنًا بمكتشفه ، هو واحد من أكثر المذنبات نقاءً. أخبرني ستيفانو باجنولو ، عالم الفلك في مرصد أرماغ في المملكة المتحدة ، والذي درس بوريسوف: "فكر في تآكل الجبال بفعل الرياح ، أو حتى تسمير البشرة على بشرتنا عندما نذهب إلى الشاطئ". لا يُظهر بوريسوف سوى القليل من العلامات على مواجهة مشمسة أخرى في رحلته عبر الفضاء. لكي يكون المذنب لا تشوبه شائبة كما يعني هذا أنه كان وحيدًا للغاية.

كان علماء الفلك قد افترضوا بالفعل أنه ، نظرًا للمسافات الشاسعة بين النجوم ، يمكن لأجسام مثل بوريسوف السفر لعدة دهور دون أن تصطدم بأخرى. ربما كانت آخر مرة شعر فيها بوريسوف بدفء نجم في حدود نظامه الخاص. لا يمكن لعلماء الفلك أن يتتبعوا رحلة بوريسوف إلا حتى الآن ، ولن نعرف أبدًا من أين أتى المذنب. لكن السحابة المتلألئة من الجسيمات المحيطة ببوريسوف ، والمعروفة باسم غيبوبة ، يمكن أن تخبرنا بشيء ما. قال لي بن يانغ ، عالم الفلك في المرصد الأوروبي الجنوبي ، في تشيلي: "يحتوي الغبار على معلومات غنية عن نظام الكواكب".

في تحليل حديث آخر لجزيئات غبار بوريسوف ، وجدت يانغ وفريقها دليلًا يشير إلى أن المذنب تشكل بالقرب من نجمه الأصلي قبل أن يدور في الأجزاء الخارجية من نظامه ، ويجمع أنواعًا مختلفة من المواد الكونية أثناء سيره. يقول يانغ إن بوريسوف قد يكون مدينًا بتكوينه لوجود كواكب عملاقة معروفة بإثارة الأشياء مع جاذبيتها. ربما شارك بوريسوف ذات مرة منزلًا مع نسخته الخاصة من كوكب المشتري وزحل.

على الرغم من أن وصول بوريسوف كان مفاجأة ، إلا أن المذنب كان أقل غموضًا من Oumuamua ، وهو أول زائر بين النجوم تم اكتشافه في عام 2017. في ذلك الوقت ، كان علماء الفلك يتوقعون شيئًا يشبه نظريات بوريسوف الحالية التي تشير إلى أن المذنبات الجليدية بالقرب من حواف يمكن أن تتزاحم الكواكب الكبيرة على نظام الكواكب ويقذف بها إلى وجود غير مقيد في الفضاء بين النجوم. من المحتمل أن نظامنا الشمسي ، في أيامه المبكرة الأكثر فوضوية ، قد أطلق بعض المذنبات الخاصة به. لكن "أومواموا بدا أشبه بكويكب ، ولا يزال علماء الفلك يناقشون طبيعته بالضبط ، بما في ذلك شكله. نظرًا لاثنين من الزائرين المختلفين للغاية بين النجوم ، فإن مجتمع علم الفلك حريص على رؤية ما هو التالي ، ولن يضطر إلى الانتظار طويلاً. سيبدأ مرصد جديد في تشيلي من المتوقع أن يتفوق في اكتشاف الأجسام بين النجوم عملياته في عام 2022 ، وتخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق مجموعة من المركبات الفضائية في عام 2029 والتي ستكون خاملة في الفضاء حتى يُطلب منهم مطاردة جسم بين نجمي تم العثور عليه حديثًا. .

لقد تركنا بوريسوف الآن وراءنا ، مسافرًا بعيدًا عن رؤية أي تلسكوبات. لن يترك نظامنا الشمسي في حالة وصوله. في الربيع الماضي ، عندما اقترب بوريسوف من كوكب المشتري ، التقط تلسكوب هابل الفضائي صورًا أظهرت تحطم قطعة من المذنب. أخبرتني لودميلا كولوكولوفا ، عالمة الفلك في جامعة ميريلاند التي عملت مع Bagnulo ، "لم يعد الأمر أصليًا بعد الآن". يحمل بوريسوف الآن علامة زيارته عبر النظام الشمسي. وهو ما يطرح سؤالًا مثيرًا للاهتمام: افتراضيًا ، إذا مر بوريسوف بنجم آخر ، حيث يمكن لمجموعة من علماء الفلك الفضائيين رؤيته ، فهل سيلاحظون أي دليل على مواجهته لشمسنا؟

قال Bagnulo إنه من الصعب تحديد ما إذا كانت رحلة بوريسوف عبر النظام الشمسي قد غيرت بشكل ملحوظ الخصائص المذنبة التي درسها ، والتي ، على الأرجح ، يمكن لنظرائه الفضائيين الافتراضيين التحقيق فيها أيضًا. لكن كولوكولوفا قالت إنه عندما يبتعد مذنب عن الشمس ويبرد ، فإن بعض الجسيمات الموجودة في غيبوبته يمكن أن تعود إلى السطح وتتصلب في قشرة. “If this comet goes to another system where astronomers look at it, they will see it was heated,” Kolokolova said. “They wouldn’t know if it was the sun or any other star, but they could see the comet was heated.”

But Borisov is unlikely to skim by another star. More than one astronomer told me that the chances are nearly zero. The distances between stars are simply too big. “If you had a collision between the Milky Way and another Milky Way, you could collide the galaxies and no two stars would ever hit,” David Jewitt, an astronomer at UCLA who studies comets, told me. Astronomers believe Borisov coasted alone for hundreds of millions of years, even billions, through space before reaching us. “In that amount of time, you might pass by one star,” Jewitt said. “So for Borisov, maybe this is it.”

For us, the fleeting experience was illuminating. Our interstellar guest gave us evidence of its own home. There, too, the cosmos had struck a match, igniting a star into existence and leaving just enough kindling behind to make planets and moons. The process has unfolded countless times across the universe, creating islands of clustered matter, isolated far from one another. Through a chance encounter with a comet like Borisov, we can glimpse some of the ways these alien places might resemble our own.


Surface of the Planets

People have been intrigued for centuries by whether life could exist on other planets. While we now know that it is very unlikely that life as we know it could exist on other planets in our Solar System, many people do not know the surface conditions of these various planets.

Mercury resembles nothing so much as a larger version of the Moon. This planet is so close to the Sun that it is actually difficult to observe. The Hubble Space Telescope cannot look at it because it would permanently damage the lens.

Venus’ atmosphere of thick, toxic clouds hides the planet’s surface from view. Scientists and amateurs alike used to think that the planet was covered with thick forests and flora like tropical rainforests on Earth. When they were finally able to send probes to the planet, they discovered that Venus’ surface was actually more like a vision of hell with a burning landscape that is dotted with volcanoes.

Mars has very diverse terrain. One of the planet’s most famous features is its canals, which early astronomers believed were “man”-made and contained water. These huge canyons were most likely formed by the planet’s crust splitting. Mars is also famous for its red color, which is iron oxide (rust) dust that covers the surface of the entire planet. The surface of Mars is covered with craters, volcanoes, and plains. The largest volcanoes of any planet are on Mars.

Jupiter is a gas giant, so it has no solid surface just a core of liquid metals. Astronomers have created a definition for the surface – the point at which the atmosphere’s pressure is one bar. This region is the lower part of the atmosphere where there are clouds of ammonia ice.

Saturn is also a gas giant so it has no solid surface only varying densities of gas. Like Jupiter, almost all of Saturn is composed of hydrogen with some helium and other elements in trace amounts.

Uranus and Neptune are also gas giants, but they belong to the subcategory of ice giants because of the “ices” in their atmospheres. Uranus’ surface gets its blue color from the methane in the atmosphere. Methane absorbs light that is red or similar to red on the color spectrum leaving only the light near the blue end of the spectrum visible.

Neptune is also blue due to the methane in its atmosphere. Its “surface” has the fastest winds of any planet in the Solar System at up to 2,100 kilometers per hour.

Universe Today has a number of articles including surface of Mars and surface of Mercury.


NASA’s Timely Question –“If Venus Switched Places With Mars, Would It Be Habitable?”

“When I suggested this topic, I wondered whether two inhabited planets would exist (the Earth and Venus) if Mars and Venus formed in opposite locations,” said Chris Colose, a climate scientist based at the NASA Goddard Institute for Space Studies. “Being at Mars’s orbit would avoid the runaway greenhouse and a Venus-sized planet wouldn’t have its atmosphere stripped as easily as Mars.”

What would happen if you switched the orbits of Mars and Venus? Would our solar system have more habitable worlds?

It was a question raised at the “Comparative Climatology of Terrestrial Planets III” a meeting held in Houston at the end of August. It brought together scientists from disciplines that included astronomers, climate science, geophysics and biology to build a picture of what affects the environment on rocky worlds in our solar system and far beyond.

The question regarding Venus and Mars was proposed as a gedankenexperiment or “thought experiment” a favorite of Albert Einstein to conceptually understand a topic. Dropping such a problem before the interdisciplinary group in Houston was meat before lions: the elements of this question were about to be ripped apart.

The Earth’s orbit is sandwiched between that of Venus and Mars, with Venus orbiting closer to the sun and Mars orbiting further out. While both our neighbors are rocky worlds, neither are top picks for holiday destinations.

Mars has a mass of just one-tenth that of Earth, with a thin atmosphere that is being stripped by the solar wind a stream of high energy particles that flows from the sun. Without a significant blanket of gases to trap heat, temperatures on the Martian surface average at -80°F (-60°C). Notably, Mars orbits within the boundaries of the classical habitable zone (where an Earth-like planet could maintain surface water) but the tiny planet is not able to regulate its temperature as well as the Earth might in the same location.

Unlike Mars, Venus has nearly the same mass as the Earth. However, the planet is suffocated by a thick atmosphere consisting principally of carbon dioxide. The heat-trapping abilities of these gases soar surface temperatures to above a lead-melting 860°F (460°C).

But what if we could switch the orbits of these planets to put Mars on a warmer path and Venus on a cooler one? Would we find that we were no longer the only habitable world in the solar system?

“Modern Mars at Venus’s orbit would be fairly toasty by Earth standards,” Colose. Dragging the current Mars into Venus’s orbit would increase the amount of sunlight hitting the red planet. As the thin atmosphere does little to affect the surface temperature, average conditions should rise to about 90°F (32°C), similar to the Earth’s tropics. However, Mars’s thin atmosphere continues to present a problem.

Colose noted that without a thicker atmosphere or ocean, heat would not be transported efficiently around Mars. This would lead to extreme seasons and temperature gradients between the day and night. Mars’s thin atmosphere produces a surface pressure of just 6 millibars, compared to 1 bar on Earth. At such low pressures, the boiling point of water plummets to leave all pure surface water frozen or vaporized.

Mars does have ice caps consisting of frozen carbon dioxide, with more of the greenhouse gas sunk into the soils. A brief glimmer of hope for the small world arose in the discussion with the suggestion these would be released at the higher temperatures in Venus’s orbit, providing Mars with a thicker atmosphere.

However, recent research suggests there is not enough trapped carbon dioxide to provide a substantial atmosphere on Mars. In an article published in Nature Astronomy, Bruce Jakosky from the University of Colorado and Christopher Edwards at Northern Arizona University estimate that melting the ice caps would offer a maximum of a 15 millibars atmosphere.

The carbon dioxide trapped in the Martian rocks would require temperatures exceeding 300°C to be liberated, a value too high for Mars even at Venus’s orbit. 15 millibars doubles the pressure of the current atmosphere on Mars and surpasses the so-called “triple point” of water that should permit liquid water to exist. However, Jakosky and Edwards note that evaporation would be rapid in the dry martian air. Then we hit another problem: Mars is not good at holding onto atmosphere.

Orbiting Mars is NASA’s Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN). Data from MAVEN has revealed that Mars’s atmosphere has been stripped away by the solar wind. It is a problem that would be exacerbated at Venus’s orbit.

“Atmospheric loss would be faster at Venus’s current position as the solar wind dynamic pressure would increase,” said Chuanfei Dong from Princeton University, who had modeled atmospheric loss on Mars and extrasolar planets.

This “dynamic pressure” is the combination of the density of particles from the solar wind and their velocity. The velocity does not change greatly between Mars and Venus —explained Dong— but Venus’s closer proximity to the sun boosts the density by almost a factor of 4.5. This would mean that atmosphere on Mars would be lost even more rapidly than at its current position.

“I suspect it would just be a warmer rock,” Colose concluded.

While Mars seems to fare no better at Venus’s location, what if Venus were to be towed outwards to Mars’s current orbit? Situated in the habitable zone, would this Earth-sized planet cool-off to become a second habitable world?

Surprisingly, cooling Venus might not be as simple as reducing the sunlight. Venus has a very high albedo, meaning that the planet reflects roughly 75% of the radiation it receives. The stifling temperatures at the planet surface are due not to a high level of sunlight but to the thickness of the atmosphere. Conditions on the planet may therefore not be immediately affected if Venus orbited in Mars’s cooler location.

“Venus’s atmosphere is in equilibrium,” pointed out Kevin McGouldrick from the University of Colorado and contributing scientist to Japan’s Akatsuki mission to explore Venus’s atmosphere. “Meaning that its current structure does depend on the radiation from the sun. If you change that radiation then the atmosphere will eventually adjust but it’s not likely to be quick.”

Exactly what would happen to Venus’s 90 bar atmosphere in the long term is not obvious. It may be that the planet would slowly cool to more temperate conditions. Alternatively, the planet’s shiny albedo may decrease as the upper atmosphere cools. This would allow Venus to absorb a larger fraction of the radiation that reached its new orbit and help maintain the stifling surface conditions. To really cool the planet down, Venus may have to be dragged out beyond the habitable zone.

“Past about 1.3 au, carbon dioxide will begin to condense into clouds and also onto the surface as ice,” said Ramses Ramirez from the Earth-Life Sciences Institute (ELSI) in Tokyo, who specializes in modelling the edges of the habitable zone. (An “au” is an astronomical unit, which is the distance from our sun to Earth.)

Once carbon dioxide condenses, it can no longer act as a greenhouse gas and trap heat. Instead, the ice and clouds typically reflect heat away from the surface. This defines the outer edge of the classical habitable zone when the carbon dioxide should have mainly condensed out of the atmosphere at about 1.7 au. The result should be a rapid cooling for Venus. However, this outer limit for the habitable zone was calculated for an Earth-like atmosphere.

“Venus has other things going on in its atmosphere compared to Earth, such as sulphuric acid clouds,” noted Ramirez. “and it is much drier, so this point (where carbon dioxide condenses) may be different for Venus.”

If Venus was continually dragged outwards, even the planet’s considerable heat supply would become exhausted.
“If you flung Venus out of the solar system as a rogue planet, it would eventually cool-off!” pointed out Max Parks, a research assistant at NASA Goddard.

It seems that simply switching the orbits of the current Venus and Mars would not produce a second habitable world. But what if the two planets formed in opposite locations? Mars is unlikely to have fared any better, but would Venus have avoided forming its lead-melting atmosphere and become a second Earth?

At first glance, this seems very probable. If the Earth was pushed inwards to Venus’s orbit, then water would start to rapidly evaporate. Like carbon dioxide, water vapor is a greenhouse gas and helps trap heat. The planet’s temperature would therefore keep increasing in a runaway cycle until all water had evaporated. This “runaway greenhouse effect” is a possible history for Venus, explaining its horrifying surface conditions. If the planet had instead formed within the habitable zone, this runaway process should be avoided as it had been for the Earth.

But discussion within the group revealed that it is very hard to offer any guarantees that a planet will end up habitable. One example of the resultant roulette game is the planet crust. The crust of Venus is a continuous lid and not series of fragmented plates as on Earth. Our plates allow a process known as plate tectonics, whereby nutrients are cycled through the Earth’s surface and mantle to help support life. Yet, it is not clear why the Earth formed this way but Venus did not.

One theory is that the warmer Venusian crust healed breaks rapidly, preventing the formation of separate plates. However, research done by Matt Weller at the University of Texas suggests that the formation of plate tectonics might be predominantly down to luck. Small, random fluctuations might send two otherwise identical planets down different evolutionary paths, with one developing plate tectonics and the other a stagnant lid. If true, even forming the Earth in exactly the same position could result in a tectonic-less planet.

A rotating globe with tectonic plate boundaries indicated as cyan lines. Venus’s warmer orbit may have shortened the time period in which plate tectonics could develop, but moving the planet to Mars’s orbit offers no guarantees of a nutrient-moving crust.


A rotating globe with tectonic plate boundaries indicated as cyan lines. (NASA/Goddard Space Flight Center)

Yet whether plate tectonics is definitely needed for habitability is also not known. It was pointed out during the discussion that both Mars and Venus show signs of past volcanic activity, which might be enough action to produce a habitable surface under the right conditions.

Of course, moving a planet’s orbit is beyond our technological abilities. There are other techniques that could be tried, such as an idea by Jim Green, the NASA chief scientist and Dong involving artificially shielding Mars’s atmosphere from the solar wind.

“We reached the opposite conclusion to Bruce’s paper,” Dong noted cheerfully. “That is might be possible to use technology to give Mars an atmosphere. But it is fun to hear different voices and this is the reason why science is so interesting!”


Outcast Planets Could Support Life

If aliens exist, where are they? Many astronomers look to the nearest stars, in the hope that they harbor a warm, wet planet like Earth. But now a pair of researchers believe extraterrestrial life could exist on a rogue planet that has been ejected from its birthplace.

Astronomers have never spotted a rogue planet with certainty, but computer simulations suggest that our galaxy could be teeming with them. Slingshotted out of their planetary system by the gravity of a bigger planet, these lone worlds zoom far from their parent suns, slowly freezing in the cold of outer space. Any water fit for life would freeze, too. Yet in a paper submitted to ال رسائل مجلة الفيزياء الفلكية, planetary scientists Dorian Abbot and Eric Switzer of the University of Chicago in Illinois suggest that a rogue planet could support a hidden ocean under its blanket of ice, kept warm by geothermal activity.

They call such a world a Steppenwolf planet after a novel by the German-Swiss author Hermann Hesse, because "any life . would exist like a lone wolf wandering the galactic steppe." If Steppenwolf planets do exist, there's a chance that some of them could be lurking in space between Earth and nearby stars. If so, they might be a more realistic human destination for the search of alien life than another planetary system, which would be at least several light-years away. There is even a chance—albeit very small—that a Steppenwolf planet crashing into our solar system billions of years ago was the origin of life on Earth.

Abbot and Switzer came to their conclusion by simulating an isolated planet between 1/10th and 10 times the size of Earth. By comparing the rate at which heat would be lost through an ice shell with the rate at which heat would be produced by geothermal activity, they calculated that a planet with Earth's composition of rock and water but three times as big would generate enough heat to maintain a hidden ocean. If the planet had much more water than Earth, say Abbot and Switzer, it would need to be only about a third as big as our planet. "Several kilometers of water ice make an excellent blanket that could be sufficient to support liquid water at its base," says Switzer.

The Chicago researchers are not the first to consider the possibility of liquid water on rogue planets. In 1999, planetary scientist David Stevenson of the California Institute of Technology in Pasadena, calculated that liquid water could exist if a planet had a dense atmosphere of hydrogen—so dense that a greenhouse effect would trap warmth on the surface without the need for ice. But Abbot thinks the new result is more surprising because they are considering a more generic planet, without an extraordinary atmosphere.

"This is certainly an interesting study regarding the extent of the possible locations where life could arise, or be sustained, in the universe," says David Ehrenreich, a planetary scientist at the Joseph Fourier University in Grenoble, France. "However, it will certainly be very difficult to actually detect life on such a world, since it would be buried under an ice shell."

Switzer admits detection would be difficult. An astronomer would need to spot a Steppenwolf planet by looking for its infrared emission to see if it is as warm as he and Abbot predict. But at present, even the best observatories could detect rogue planets only within about 100 billion miles of Earth—not a huge distance in astronomical terms—and Switzer says the probability of a Steppenwolf planet existing in this range is just one in a billion.

Still, as planetary scientist Gaetano Di Achille of the University of Colorado, Boulder, points out, that might mean that the first occupied planet humans set foot on is not in another planetary system, but in the lonely depths of outer space. "If the hypothesis of oceans on rogue planets is correct, we will certainly have to expand the inventory of places with a high potential for life," he says.


شاهد الفيديو: رجل يقضي علي الفضائيين الذين دمروا الارض و القمر و البشرية. ملخص فيلم oblivion (شهر اكتوبر 2021).