Ekosfera

Położenie ekosfery zależy od jasności gwiazdy.

Ekosfera (gr. oikos dom + sphaira kula), ekostrefa, także: „strefa zamieszkiwalna” (ang. habitable zone) – strefa wokół gwiazdy, o kształcie zbliżonym do warstwy sferycznej, w której obrębie na wszystkich znajdujących się planetach mogą panować warunki fizyczne i chemiczne umożliwiające powstanie, utrzymanie i rozwój organizmów żywych, z których za najistotniejszy uważane jest istnienie ciekłej wody.

Historia pojęcia

Po raz pierwszy wprowadził koncepcję okołogwiazdowej strefy mieszkalnej Edward Maunder w 1913 w jego książce Life on Other Planets[1]. Pierwotnie określano ekostrefę Słońca jako pasmo pomiędzy orbitami Wenus i Marsa. Precyzyjniejsza definicja określa ją jako obszar, w którego paśmie temperatura powinna być zawarta między 203-353 K (-70 a +80 °C) oraz konieczna jest również obecność wody ciekłej (H2O) na powierzchni i niezwiązanego tlenu (O2) w atmosferze. Na Ziemi znane są jednak organizmy beztlenowe, dla których tlen jest szkodliwy, a nawet zabójczy.

Badania współczesnych naukowców poszerzyły konieczne warunki zaistnienia ekosfery o naturalną osłonę atmosferyczną chroniącą przed promieniowaniem elektromagnetycznym i korpuskularnym. Jednakże warunek ten nie jest brany pod uwagę jako kluczowy, gdyż nie ma zasadniczego znaczenia w wypadku występowania organizmów żywych pod powierzchnią gruntu lub organizmów ewolucyjnie dostosowanych do warunków promieniowania.

Planety pozasłoneczne w ekosferach gwiazd

Planety pozasłoneczne w ekosferach gwiazd o różnej jasności: Kepler-186f okrąża czerwonego karła, zaś Kepler-452b i Ziemia krążą wokół żółtych karłów

Pierwszą planetą pozasłoneczną, o której sądzono, że krąży w ekosferze, był gazowy olbrzym 70 Virginis b. Później okazało się jednak, że krąży po ciaśniejszej, ekscentrycznej orbicie. Kolejne lata przyniosły odkrycia także mniejszych planet krążących w ekosferach. W układzie Gliese 581 krążą co najmniej 4 planety, a według analiz z 2010 r. nawet 6, spośród których kilkukrotnie masywniejsza od Ziemi Gliese 581 d krąży blisko zewnętrznego skraju ekosfery, a (niepotwierdzona) Gliese 581 g w jej środkowej części. Spośród obecnie znanych planet których odkrycie zostało potwierdzone, najbardziej podobna do Ziemi pod względem orbity i rozmiaru jest superziemia Kepler-452b; istnienie ciekłej wody na jej powierzchni jest wysoce prawdopodobne. Niektóre z odkrytych planet mogą być nawet całkowicie pokryte wodami oceanów.

Znanych jest także wiele planet-olbrzymów krążących w ekosferach; ich obecność utrudnia powstanie i utrzymanie się na stabilnych orbitach planet typu ziemskiego w tym obszarze. Miejscem umożliwiającym powstanie i istnienie życia mogą być natomiast naturalne satelity takich planet; olbrzymy o masie większej niż Jowisz, jak HD 28185 b, mogą posiadać księżyce nawet o masie Ziemi[2]. Ponadto, jeżeli taki olbrzym krąży po orbicie o małym mimośrodzie, istnieje możliwość, że niewielka planeta powstanie lub znajdzie się w pobliżu punktu libracyjnego na orbicie olbrzyma[3], dzieląc z nim orbitę jako tzw. „planeta trojańska”.

Życie poza ekosferą

Ekosfera wokół gwiazdy nie obejmuje wszystkich miejsc, gdzie teoretycznie życie może się samoistnie rozwinąć. Istnienie ciekłej wody może być zapewnione nie tylko dzięki ciepłu pochodzącemu od gwiazdy, ale też dzięki aktywności geologicznej wnętrza planety. W zewnętrznej części Układu Słonecznego istnieją księżyce lodowe (np. Europa), które najprawdopodobniej posiadają pod lodową skorupą ocean, istniejący dzięki ciepłu pochodzącemu od sił pływowych. Taki ocean jest potencjalnym siedliskiem życia.

Zobacz też

Przypisy

  1. Ralph Lorenz, Habitability Models for Planetary Sciences, „White Paper for the Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023–2032​”, 14 lipca 2020, s. 7 (ang.).
  2. J. Barnes, D. O'Brien. Stability of Satellites around Close-in Extrasolar Giant Planets. „Astrophysical Journal”. 575 (2), s. 1087-1093, 2002. DOI: 10.1086/341477. 
  3. R. Schwarz, R. Dvorak, Á. Süli, B. Érdi. Survey of the stability region of hypothetical habitable Trojan planets. „Astronomy and Astrophysics”. 474 (3), s. 1023–1029, 2007. DOI: 10.1051/0004-6361:20077994. 

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Kepler-452b System.jpg
This size and scale of the Kepler-452 system compared alongside the Kepler-186 system and the solar system. Kepler-186 is a miniature solar system that would fit entirely inside the orbit of Mercury. The habitable zone of Kepler-186 is very small compared to that of Kepler-452 or the sun because it is a much smaller, cooler star. The size and extent of the habitable zone of Kepler-452 is nearly the same as that of the sun, but is slightly bigger because Kepler-452 is somewhat older, bigger and brighter. The size of the orbit of Kepler-452b is nearly the same as that of the Earth at 1.05 AU. Kepler-452b orbits its star once every 385 days.
Habitable zone - HZ.png
Autor: , Licencja: CC-BY-SA-3.0
Habitable zone relative to main star's luminosity