Gibt es gemeinsame Merkmale bewohnbarer Planeten?

Ich denke, ich werde Ihre Frage aus zwei Blickwinkeln beantworten. Erstens, was müssen wir an einem neuen Exoplaneten messen, um ihn als potenziell bewohnbar zu betrachten? Denken Sie daran, dass wir bei der Entdeckung dieser etwa 1000 neuen Exoplaneten nur so weit gegangen sind, zu zeigen, dass sie (statistisch) existieren, und einige sehr, sehr grundlegende Eigenschaften von ihnen zu messen. Anhand dieser sehr grundlegenden Eigenschaften fällen wir unser Urteil über die Bewohnbarkeit, und weitere Forschungen und Beobachtungen sind notwendig, um diese Annahmen zu bestätigen. Wenn ein neuer Exoplanet angekündigt wird, kennen wir im Allgemeinen die folgenden Informationen, die wir verwenden, um die Bewohnbarkeit zu bestimmen:

1. Entfernung vom Stern. Dies ist ein entscheidendes Teil des Puzzles, da es uns im Allgemeinen sagt, wie heiß oder kalt der Planet ist. Wir gehen davon aus, dass auf Planeten, die kochend heiß oder eiskalt sind, kein Leben existieren kann. Diese Information kann entweder aus dem Radialgeschwindigkeitsverfahren oder dem Transitverfahren ermittelt werden.
2. Größe des Planeten. Beachten Sie hier, dass sich die Größe im Allgemeinen auf Durchmesser oder Radius bezieht. Das ist wichtig, weil wir allgemein wissen wollen, welche Art von Planeten wir entdeckt haben. Gasriesen sind, nun ja ... riesig und unwirtlich für das Leben, wie wir es kennen. Wir wollen sicherstellen, dass der Planet, den wir gefunden haben, klein genug ist, dass er wahrscheinlich terrestrisch ist. Obwohl die Größe keine Garantie dafür ist, dass es terrestrisch ist, ist es ein Teil des Puzzles. Wir können die Größe mit der Transitmethode messen, jedoch ist dieser Prozess mit einem gewissen Maß an Unsicherheit verbunden, da wir die Größe des Wirtssterns mit einem guten Maß an Genauigkeit kennen müssen, was nicht immer möglich ist.
3. Masse des Planeten. Dies ist eine entscheidende Komponente bei der Bestimmung der Bewohnbarkeit. Allein die Größe kann uns sagen, dass ein Planet das ist, was wir eine „Supererde“ oder „Sub-Neptun“ nennen, da er etwas größer ist als unser eigener Planet. Das Problem dabei ist, wenn der Planet auf der Größengrenze zwischen Erde und Neptun liegt, wie können wir dann wissen, ob er felsig oder gasförmig ist? Dies lässt sich durch Betrachtung der Masse auflösen, die nach der Radialgeschwindigkeitsmethode ermittelt wird. Die Masse in Kombination mit der Größe gibt uns Dichte und Dichte ist ein sicherer Weg, um festzustellen, ob der Planet aus dichtem Material oder leichten Gasen besteht.

Das ist wirklich alles für grundlegende Informationen, die aus einfachen Methoden zur Erkennung von Planeten gewonnen wurden. Wenn Sie Entfernung von Stern, Größe und Masse haben (alles, was Sie von den RV- und Transitmethoden erhalten können), können Sie davon ausgehen, dass der Planet erdähnlich ist und eine gute Temperatur hat. Das reicht aus, um eine potenzielle Bewohnbarkeit zu behaupten, aber nicht genug, um tatsächlich zu zeigen, dass es menschliches Leben unterstützen kann. Dazu müssen Sie den Planeten weiter untersuchen und zeigen, dass er eine Vielzahl anderer Bedingungen erfüllt. Bekanntlich sind einige dieser Bedingungen mit genügend Arbeit messbar, andere nicht. Diese Bedingungen können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf:

1. Eine Atmosphäre mit Wasser darin.Wir haben die Technologie, um diese Tatsache zu messen, aber ich werde sagen, dass es sehr, sehr schwierig ist, dies zu tun, und ich weiß nicht, ob jemand wirklich erfolgreich gezeigt hat, dass Wasser in einer exoplanetaren Atmosphäre existiert (einige haben jedoch überzeugende Beweise). Im Allgemeinen besteht der Prozess dazu darin, den Radius des Planeten als Funktion der Wellenlänge zu messen. Unterschiedliche Wellenlängen des Lichts werden unterschiedlich durch die Atmosphäre gebrochen (genau wie in einem Prisma), und so misst man einen unterschiedlichen Radius des Planeten (der Radius ist die physikalische Größe des Planeten plus die Ausdehnung der Atmosphäre) bei unterschiedlichen Wellenlängen. Aus diesen Informationen können Sie modellieren, woraus die Atmosphäre bestehen muss, damit sich der Radius abhängig von der Wellenlänge ändert.
2. Eine Magnetosphäre. Wir glauben, dass dies eine Notwendigkeit für das Leben ist. Jede Sekunde jeden Tages wird unser Planet mit hochenergetischen Teilchen von unserer Sonne bombardiert. Die meisten dieser Teilchen werden von unserer Magnetosphäre harmlos abgelenkt und so sind wir geschützt. Planeten ohne diesen Schutz hätten es schwer, Leben zu beherbergen, da dieses Leben durch Strahlung zerstört würde (oder zumindest Leben wie wir). Es gibt derzeit keine Möglichkeit festzustellen, ob ein Planet eine Magnetosphäre hat, obwohl ich glaube, dass es potenzielle Ideen auf der Tafel gibt.
3. Die Anwesenheit eines Mondes. Dieser ist ein bisschen zweifelhaft. Einige Leute werden argumentieren, dass unser Mond für unsere Entwicklung und für das Leben im Allgemeinen von entscheidender Bedeutung war. Das Argument lautet im Allgemeinen, dass der Mond dazu beigetragen hat, unsere Neigung zu stabilisieren und somit unsere Jahreszeiten und das globale Wetter gut reguliert zu halten. Während wir möglicherweise auf einem Planeten ohne solche Bedingungen existieren könnten, glauben einige, dass das Leben auf einem so rauen Planeten ohne diesen regulierenden Mond nicht beginnen kann. Es gibt auch den Vorteil, dass der Mond uns vor einer großen Anzahl von Einschlägen geschützt hat, indem er den Schlag selbst abbekommen hat. Auch hier könnten wir auf dem Planeten leben, aber das Fehlen eines Mondes fördert möglicherweise nicht das Wachstum des Lebens auf natürliche Weise. Monde sind zu diesem Zeitpunkt außerhalb unserer Reichweite, um sie zu entdecken.

Es gibt zahlreiche andere Faktoren, die bestimmen, ob ein Planet bewohnbar ist, sei es für uns oder für neues Leben. Die Liste ließe sich beliebig fortsetzen, aber das sind meiner Meinung nach die wichtigsten Punkte.

Einige der möglichen Merkmale sind unten aufgeführt.

1. Entfernung des Planeten von seinem Wirtsstern. Befindet sich der Planet in der Goldie-Lock-Zone?

2. Atmosphärische Zusammensetzung. Anwesenheit von Sauerstoff, Stickstoff, CO2, Wasserdampf. Eine dicke Atmosphäre kann die Strahlung des Wirtssterns abschirmen.

3. Masse des Planeten. Oberflächengravitation.

4. Ist der Planet gezeitenabhängig mit seinem Wirtsstern verbunden?

5. Umlaufbahn des Planeten um seinen Wirtsstern. Eine stark elliptische Umlaufbahn kann ein Problem sein (nur eine Vermutung).

Die oben genannten Merkmale sind mit aktuellen Technologien relativ einfacher zu identifizieren als die unten genannten:

1. Anwesenheit von flüssigem Wasser auf der Oberfläche.

2. Windgeschwindigkeit. (Sehr hohe Windgeschwindigkeiten wie auf Uranus können Leben unmöglich machen).

3. Tektonische Aktivitäten, aktive Vulkane, feste Kruste für uns Landbewohner.

4. Magnetosphäre.