Pro Zlatovlásku nesměla být kaše příliš horká ani příliš studená… stačila správná teplota.
Aby se na planetě podobné Zemi ukrýval život nebo mnohobuněčný život, je jistě důležitá teplota, ale co jiného je důležité? A proč je teplota exo-Země „tak akorát“?
Některé nedávné studie dospěly k závěru, že odpovědět na tyto otázky může být překvapivě obtížné a že některé odpovědi jsou překvapivě kuriózní.
Zvažte sklon osy exo-Země, její šikmost.
V hypotéze „Vzácné zeminy“ se jedná o kritérium Zlatovlásky; pokud nebude náklon udržován stabilní (měsícem, jako je náš Měsíc), a pod „správným“ úhlem, bude se podnebí kolísat příliš divoce na to, aby se vytvořil mnohobuněčný život: příliš mnoho sněhových koulí Země (celá zeměkoule pokrytá sněhem a ledem vylepšený albedový efekt ), nebo příliš velké riziko útěku skleníku.
„Zjistili jsme, že planety s malými oceánskými frakcemi nebo polárními kontinenty mohou zažít velmi vážné sezónní klimatické změny,“ píše David Spiegel* z Columbia University a shrnuje výsledky rozsáhlé série modelů zkoumajících účinky šikmosti, pokrytí země/oceánu a rotace na planetách podobných Zemi, „ale že tyto planety si také mohou udržet sezónně a regionálně obyvatelné podmínky na větším rozsahu oběžných poloměrů než planety podobné Zemi“. A skutečné překvapení? 'Naše výsledky naznačují, že modelované klima je poněkud méně náchylné k dynamickým přechodům sněhové koule při vysoké šikmosti.' Jinými slovy, exo-Země nakloněná téměř přesně (podobně jako Uran) může být méně pravděpodobné, že bude trpět událostmi na Zemi jako sněhová koule než naše, Zlatovláska, Země!
Ultrafialový pohled na Slunce. Obrazový kredit: SOHO
Zvažte ultrafialové záření.
„Ultrafialové záření je dvousečný meč k životu. Pokud je příliš silná, dojde k poškození pozemských biologických systémů. A pokud je příliš slabý, syntéza mnoha biochemických sloučenin nemůže probíhat,“ říká Jianpo Guo z čínské observatoře Yunnan** „U hostitelských hvězd s efektivní teplotou nižší než 4 600 K jsou ultrafialové obyvatelné zóny blíže než obyvatelné zóny. . U hostitelských hvězd s efektivní teplotou vyšší než 7 137 K jsou ultrafialové obyvatelné zóny dále než obyvatelné zóny. Tento výsledek nemění to, co jsme již věděli o zónách obyvatelnosti kolem hvězd hlavní posloupnosti, ale účinně vylučuje možnost života na planetách kolem post-rudých obrů (za předpokladu, že by kdokoli mohl přežít své domovské slunce jako červený obr!)
(Kredit: NASA)
Zvažte účinky mraků.
Výpočty zón obyvatelnosti – poloměry drah exo-Země kolem jejího domovského slunce – pro hvězdy hlavní posloupnosti obvykle předpokládají nebe astronomů – trvale jasnou oblohu (tj. bez mraků). Ale Země má mraky a mraky rozhodně mají vliv na průměrné globální teploty! „Efekt albeda je jen slabě závislý na spektrech dopadajících hvězd, protože optické vlastnosti (zejména rozptylové albedo) zůstávají téměř konstantní v rozsahu vlnových délek maxima dopadajícího hvězdného záření,“ nedávná studie německého týmu*** o efekty mraků na obyvatelnost dochází k závěru (sledovali hlavní sekvence domovských sluncí spektrálních tříd F, G, K a M). To zní, jako by Gaia byla Zlatovláska přítelkyně; „Skleníkový efekt mraků vysoké úrovně na druhé straně závisí na teplotách nižší atmosféry, které jsou zase nepřímým důsledkem různých typů centrálních hvězd,“ uzavírá tým (pamatujte, že exo- Globální teplota Země závisí na albedu a skleníkových efektech). Takže, poselství domů? „Planety s oblaky podobnými Zemi ve své atmosféře mohou být umístěny blíže k centrální hvězdě nebo dále ve srovnání s planetami s atmosférou čisté oblohy. Změna vzdálenosti závisí na typu oblaku. Obecně platí, že nízkoúrovňové mraky vedou ke snížení vzdálenosti kvůli jejich albedo efektu, zatímco vysokoúrovňové mraky vedou ke zvětšení vzdálenosti.
„Tak akorát“ je těžké určit.
* hlavní autor; Kristen Manou z Princetonské univerzity a Caleb Scharf z Kolumbijské univerzity jsou spoluautory („Habitable Climates: The Influence of Obliquity“, The Astrophysical Journal, Volume 691, Issue 1, pp. 596-610 (2009); arXiv: 0807.4180 je předtisk)
** hlavní autor; Fenghui Zhang, Xianfei Zhang a Zhanwen Han, všichni také na observatoři Yunnan, jsou spoluautory („Obytné zóny a UV obyvatelné zóny kolem hostitelských hvězd“, Astrofyzika a vesmírná věda, svazek 325, číslo 1, s. 25-30 (2010) )
*** „Mračna v atmosférách extrasolárních planet. I. Klimatické účinky vícevrstvých mraků pro planety podobné Zemi a důsledky pro obyvatelné zóny“, Kitzmann et al., přijato k publikaci v Astronomy & Astrophysics (2010); arXiv: 1002.2927 je předtisk.