A jövőbeli űrtávcsövek a Titán-szerű exobolygókat is szondázhatják

A NASA Cassini űrszondája 2013 januárjában rögzítette ezt a nézetet a Szaturnusz ködös holdjáról, a Titánról, amikor az körülbelül 1,95 millió kilométerre volt a nagy holdtól. (Kép jóváírása: NASA/JPL-Caltech/Űrtudományi Intézet)

A Szaturnusz hatalmas holdja, a Titán a Naprendszer egyik legérdekesebb világa.

A Titán szénhidrogén folyókkal és tengerekkel büszkélkedhet, amelyek potenciálisan „furcsa életet” hordozhatnak, valamint folyékony víz alatti felszíni óceánnal, ahol a földszerű élőlények megélhethetnek.

A Titánnak is sűrű, nitrogén által uralt légköre van, ahol bonyolult kémia-talán még az élethez vezető-is előfordul. És most a kutatók megállapították, hogy a titánszerű szmogos köd exobolygók láthatóvá válhat az űrtávcsövek következő generációjával.

Összefüggő: Csodálatos fotók: Titán, a Szaturnusz legnagyobb holdja

Míg a legtöbb exobolygó -vadászat a Földhöz hasonló világok megtalálására összpontosít, az egyik csapat tudni akarta, hogy a közelgő eszközök képesek -e azonosítani a potenciálisan lakható világokat, amelyek drámaian eltérnek a miénktől. Szimulációk segítségével különböző csillagtípusok körül modellezték a Titán-szerű világokat. A világot titánszerűnek tekintették, ha elég messze voltak a csillaguktól ahhoz, hogy a metán lecsapódjon, és elég magas a víz / kőzet arányuk ahhoz, hogy illékony vegyületeket juttassanak a légkörbe, amelyek ködöt okozhatnak.

A csapat egyik első csillaga a Barnard csillaga volt, egy közeli nap, amely körülbelül háromszor akkora bolygójelöltet fogad, mint a Föld. Ez a potenciális világ, a Barnard's Star b, a rendszer hóvonala közelében fekszik, ahol a víz és más gázok megfagyhatnak, és ahol az olyan anyagok, mint a metán megszilárdulhatnak.

„Szerettük volna látni, hogy képes -e észlelni ezt a bolygót a LUVOIR [a nagy UV/optikai/IR -felmérő] közvetlen leképezésével” - mondta Ryan Felton csapattag a guesswhozoo.com -nak.

A LUVOIR egy javasolt több hullámhosszúságú űrteleszkóp, amelyet a NASA mint jövőbeli megfigyelőközpont vizsgál. Felton, a washingtoni Amerikai Katolikus Egyetem végzős hallgatója januárban ismertette a projekt eredményeit az Amerikai Csillagászati Társaság féléves téli találkozóján Honoluluban.

A csapat megállapította, hogy egy Titan-szerű köd látható a Földről LUVOIR-szerű műszerrel.

'A Titán-szerű exobolygók esetében a légkör nagy űrtávcsövekkel jellemezhető'-mondta Felton.

Összefüggő: 10 exobolygó, amelyek idegen életet fogadhatnak

Puffadt világok

A Titán levegőjét a nitrogén uralja, némi metánnal, kis mennyiségű hidrogénnel és különféle egyéb gázok nyomával együtt.

Amint a nitrogén- és metángázok a Titán felső légkörébe emelkednek, a napfény és a hő szétválasztja őket, ami nagyobb molekulák létrehozásához vezet, amelyek köd hasonló légkörben, mint a nagyvárosok fölött itt a Földön. Mivel a ködrészecskék mérete a hőmérséklettől függően változik, a különböző csillagokat körülvevő Titán-szerű világoknak eltérő jellemzőkkel kell rendelkezniük-indokolták a kutatók.

Először Felton és kollégái a naphoz hasonló csillagok körüli világokat modellezték, mint a nap. Nem meglepő, hogy a csillagok körüli világok a homályosság és a gázkeverékek tekintetében hasonlítanak a Titánra - egy fontos különbséggel. Míg a Titán hold, a kutatók bolygókat vizsgáltak.

A kettő közötti különbség azonban meglehetősen kicsi volt. A Titán körülbelül 40% -kal olyan széles, mint a Föld, és 2% -kal olyan hatalmas, de Felton szerint ez nem komoly probléma. A kőzet és a víz megfelelő kombinációjával a Föld méretű világnak képesnek kell lennie arra, hogy a csillagoktól távolabbi távolságokban, ahol hidegebb a hőmérséklet, felfogja a gázt.

„Azt hiszem, ez csak a mi naprendszerünk helyzete”, amit Titan felszámolt inkább egy hold, mint egy bolygó - mondta Felton. Azok a rendszerek, amelyekből hiányoznak a gázóriások ugyanabban a régióban, alkalmasabbak lennének a Titán-szerű világok befogadására-tette hozzá.

Az időzítés is fontos. A múltban a Föld egyszer sűrű ködben dicsekedhetett, bár valószínűleg nem volt olyan vastag, mint a Titáné. - Ez újabb bizonyíték arra, hogy a földi bolygó ködös - mondta Felton.

Felton és kollégái ködben gazdag világokat is modelleztek a hűvösebb csillagok köré. A hűvösebb hőmérsékletek csökkentették, hogy milyen magas légkört ért el a köd, bár Felton szerint a különbség nem lehet elég jelentős ahhoz, hogy befolyásolja a világképeket. „Még mindig nagyon puffadtaknak kell lenniük” - mondta.

Az alacsonyabb hőmérséklet befolyásolta azt is, hogy a ködrészecskék mekkorara nőttek, mielőtt a földre estek. A modellekben a gázmolekulák a légkör tetején összekapcsolódva monomereket (molekulákat képeznek, amelyek ezután összekapcsolódva polimereket képeznek). Ahogy a levegőbe estek, a gázmolekulák összegyűltek, és aszimmetrikus monomereket hoztak létre fraktál alakzatok .

- A fraktálok olyanok lennének, mint egy szőlőfürt egymáshoz ragadva - mondta Felton. (Természetesen a szőlő sokkal nagyobb, mint ezek a ködmolekulák.)

Ezek a fraktálok több fejfájást okoztak a kutatóknak. Felton elmondta, hogy 2016 óta azon dolgozik, hogy a ködöket fraktál alakzatként modellezze, nem pedig gömbként. Csak a 2019-es hálaadás napján sikerült végre elérnie, hogy a szimuláció képes legyen titánszerű világokat elhelyezni a különböző típusú csillagok körül.

A tudósok a leghalványabb csillagok voltak vörös törpék , menő csillagok, amelyek hatalmas fellángoló tevékenységükről ismertek, különösen fiatalkorukban. Mivel a vörös törpék annyira homályosak, a bolygóknak közelebb kell keringniük ahhoz, hogy elérjék ugyanazt a hőmérsékletet, amelyet a napszerű csillag körül elérnének, így nagyobb valószínűséggel érik őket a fáklyák. A hűvösebb hőmérséklet pedig a köd elvékonyodását okozná, csökkentve a bolygó védelmének képességét a bejövő sugárzástól, ami esetleg befolyásolhatja lakhatóságukat - mondta Felton.

Barnard csillaga egy vörös törpe, amely körülbelül 6 fényévre fekszik a naptól. 2018-ban a kutatók potenciális hűvös szuperföldet azonosítottak a közeli halvány csillag körül. Ennek a jelölt bolygónak a hűvös környezete, amelyet még nem erősítettek meg, lehetővé tette számára, hogy a Titánhoz hasonló gázokat gyűjtsön, amikor létrejött, és lehetővé tette számára, hogy megőrizze ködét ma - mondta Felton.

A vörös törpék és a napszerű csillagok között K-csillagok vannak. Az új tanulmány szerint a K-csillagokat körülvevő Titán-szerű világokban alacsonyabban képződő ködképesség alakulhat ki, kisebb részecskékkel, mint a napsütötte csillagok körül.

- Ez csak egy félúton van - mondta Felton.

Az űrteleszkópok következő generációjával a csillagászok mindhárom csillagtípus körül megvizsgálhatják a ködben gazdag világokat. Az általuk begyűjtött felismerések sok mindent elárulhatnak e bolygók légköréről, segítve a kutatókat abban, hogy jobban megértsék a potenciálisan lakható környezet más típusát, mint a hagyományosabb, Földhöz hasonló világ.

'Ha megkapjuk a LUVOIR -t, képesek leszünk jellemezni ezeket a bolygókat' - mondta Felton.

Kövesse Nola -t Facebook és a Twitteren a címen @NolaTRedd . Kövess minket Twitteren @Spacedotcom és tovább Facebook .