XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Индекс подобия Земли
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение.
Меня давно интересовало есть ли жизнь в нашей Солнечной системе , и если “копнуть дальше “ :” А есть ли жизнь в нашей Галактике? “. Планеты которые напоминают Землю, но находятся в других солнечных системах называют – Экзопланетами . Представьте себе, что ближайшая экзопланета находится в 4,24 сотых световых лет от солнца. А теперь представим, что один световой год , это 9,7 триллиона земных километров . Представить это невозможно и это жутко интересно . И не смотря на такие гигантские расстояния, человечество способно это изучать с помощью мощнейших телескопов. Ну что, я вас заинтересовала? Думаю, да. А теперь еще один вопрос:” Нравится ли вам название Проксима Центавра ?”
Гипотеза: Существуют ли во Вселенной планеты пригодные для жизни людей
Цели :
1. Изучить модели вероятных климатических условий и океанических сред
2. Изучить аппвеллинг (подъем глубинных вод океана на поверхность земли)
3. Рассмотреть типы экзопланет имеющие наилучшие шансы для развития биосфер(высокая плотность атмосферы, невысокая скорость вращения планеты , наличие континентов)
4. Составить таблицу, сравнительный анализ планет наиболее приближенных, по своим климатическим показателям, к Земле
2. Понятие «Экзопланета».
Место Солнца и его девяти вечных спутниц, планет, в постоянно расширяющейся Вселенной – сродни одной песчинке на знаменитом пятикилометровом пляже Копакабана в Рио. В столь огромном, практически бесконечном пространстве, обязательно должен появиться хотя бы один объект снаружи Солнечной системы, физико-химические показатели которого позволяют рассуждать о наличии каких-либо форм жизни. Поиск внеземной жизни – одно из проблемных научных направлений деятельности специалистов в сфере физики, астрономии, космологии. За пределами Солнечной системы вокруг звезд вращаются экзопланеты, поиск которых до недавнего времени представлялся неразрешимой задачей. Причин тому три:
-
большое удаление от центра Солнечной системы
-
малые размеры
-
невысокий уровень светимости
Усовершенствование научных методов исследования космического пространства позволило открыть первые экзопланеты земного типа в предпоследнем десятилетии прошлого века.
В слове «экзопланета» приставка «экзо» означает «вне», «снаружи». Получается, что экзопланеты — это все планеты за пределами Солнечной системы. Большинство из них, как и Земля, вращаются вокруг звезд, но встречаются исключения. Большинство открытых экзопланет находятся в одном регионе нашей Галактики — внутри Млечного пути.
Большая часть открытых экзопланет состоят из тех же ингредиентов, что и планеты Солнечной системы. Отличаются только комбинации и соотношение: на некоторых больше воды и льда, на других — железа и углерода. При этом пока не нашли ни одной планеты, которая была бы такая же как Земля или как другие планеты Солнечной системы.
Наша Галактика состоит из огромного количества звезд — не менее 100 млрд, включая Солнце. Если представить, что вокруг каждой звезды вращается минимум одна планета, то количество неоткрытых экзопланет не умещается в уме. При этом ученые предполагают, что у каждой звезды есть своя система, в которую входит сразу несколько планет. В таком случае количество экзопланет внутри одного Млечного Пути может составлять представьте себе :триллион .
Ближайшей к Земле звезды — Проксима Центавры — есть минимум одна планета. Скорее всего, это планета земного типа, и на ней может находиться вода. Но лететь до нее придется очень долго. Остальные экзопланеты находятся на расстоянии сотен или даже тысяч световых лет от нас, и посетить их нет никакой возможности
3. Типы экзопланет.
Газовые гиганты
Нептунианские экзопланеты
Суперземли
Планеты земного типа
Газовые гиганты– планеты-гиганты, состоящие в основном из водорода и гелия. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, короткий период суточного вращения.
В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер и Сатурн. Они в основном из водорода и гелия.
В космосе встречаются газовые гиганты, наподобие Юпитера и Сатурна. Самые известные из них:
51 Pegasi b — первая экзопланета, обнаруженная у звезды 51 Пегаса. Материнская звезда — жёлтый карлик главной последовательности, похожий на Солнце. Планета в 19 раз ближе к своей звезде, чем земля и в 6 раз ближе ,чем меркурий. Полагается, что планета совершенно серая. Первоначально высказывались предположения, что 51 Пегаса b — твёрдая земле подобная планета, но теперь считается, что она является газовым гигантом с атмосферой, разогретой, по оценкам, до 1000 °C — то есть представляет собой так называемый «горячий юпитер». Вполне возможно, что планета из-за приливного воздействия близкой материнской звезды повёрнута к ней всегда одной стороной.
KELT-9 b
Самая горячая известная экзопланета. Температура на дневной стороне может подниматься до 4600 °C. Находится на расстоянии 667 световых лет от Земли. Открытый в 2017 году газовый гигант в 1,8 раза больше Юпитера по размеру и в 2,9 раза по массе. Он совершает один оборот вокруг звезды за 36 часов, и его орбита проходит непосредственно над обоими полюсами звезды
Нептунианские экзопланеты
Похожи на Нептун и Уран. В атмосфере преобладает гелий и водород, также есть вода, аммиак и метан. Часто над поверхностью таких планет находятся густые облака, затрудняющие исследование состава планет
Открыто 1484 планеты, самые известные:
Kepler-1655 b — экзопланета, похожая на Нептун. Полный оборот вокруг звезды (то есть, один год) на Кеплере, проходит за 11,9 дней. Экзопланету открыли в 2018 году.
GJ 436 b — экзопланета, которая находится относительно близко к Земле: лететь до нее придется 32 года. Планета размером с Нептун, вращающаяся вокруг звезды красного карлика Глизе 436. До 2010 года она была одной из самых маленьких известных планет по массе и радиусу. В декабре 2013 года НАСА сообщило, что в атмосфере GJ 436 b были обнаружены облака.
Суперземли
Таким слово обозначают планеты с массой больше массы Земли, но меньше массы газовых гигантов. Такой термин описывает исключительно массу планеты, но никак на зависит от того, насколько она близка к своей звезде или других критериев.
Обычно исследователи предполагают, что Суперземли будут водными мирами, поскольку их мощная поверхностная гравитация создает относительно сплюснутую географию поверхности и глубокие океаны. Суперземли, вероятнее всего, обладают более стабильным климатом, если сравнивать с водными мирами, а значит и более крупными обитаемыми зонами, в которых теоретически может процветать инопланетная жизнь. Но это не точно…
Самые известные из супер земель:
Barnard’s Star b — вторая самая близкая к Земле экзопланета, лететь до нее шесть световых лет. Планету открыли в 2018 году. Она в 3,2 раза больше нашей планеты. Звезда, вокруг которой вращается экзопланета, дает ей только 2% энергии, которую получает Земля от Солнца.
Предполагается, что экзопланета является холодной.
GJ 15 A b — экзопланета, которая вращается вокруг звезды красного карлика в 11 световых годах от Земли. В ее системе есть еще одна планета, что делает ее ближайшей к нам супер землёй со своей системой.
Планеты земного типа
Скалистые тела, похожие на Землю, Марс или Венеру. Открыто 164 планеты, самые известные из них :
Про́ксима Цента́вра b- экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика Проксима Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года поэтому и является ближайшей известной экзопланетой] и одновременно ближайшей экзопланетой, находящейся в зоне обитаемости.
Глизе 667 C c-экзопланета в обитаемой зоне, вторая экзопланета у звезды Gliese 667 C в тройной системе Gliese 667. Планета удалена от Земли на ~ 22,7 световых лет.Температурный режим планеты возможно очень близок к температурному режиму Земли. ( Планета получает около 90 % той энергии, что получает Земля от Солнца)
Росс крысы 18 а-экзопланета в системе звезды Росс 128, находящейся в созвездии Девы на расстоянии около 11 световых лет от Солнца. Была открыта в июле 2017. Первооткрыватели Росс 128 b считают, что это «наиболее умеренная планета, известная на данный момент», из-за её массы, температуры и местоположения вокруг достаточно спокойной родительской звезды[4]. Она же и вторая по удалённости от Солнечной системы известная экзопланета земного типа после Проксимы Центавра b. Предполагается, что температура на поверхности этой планеты лежит в пределах — 60 °С до + 21 °С
4. Факты об экзопланетах
-
Известные экзопланеты располагаются в определённом диапазоне размеров, масс и орбитальных позиций. Размеры и массы варьируются от менее массивных — меньше чем Земля, до миров, которые относятся к классу Супер-Юпитер. Орбитальные позиции варьируются от очень близких к родительской звезде до очень далёких.
-
Астрономы начинают находить и измерять составы атмосфер вокруг далёких экзопланет. Это позволяет им понять, какие газы находятся в их газовых оболочках.
-
Помимо других характеристик, астрономы могут измерять температуру поверхности, орбиты, магнитные поля и цвета экзопланет. Учёные смогут узнавать ещё больше информации о далёких мирах по мере совершенствования методов обнаружения экзопланет.
-
Некоторые экзопланеты имеют экзоспутники, в то время как другие оставляет за собой след от испарения, поскольку они вращаются слишком близко к своей звезде.
-
Область вокруг звезды, где на поверхности твёрдой планеты может существовать жидкая вода, называется обитаемой зоной. Миры, вращающиеся вокруг этой зоны, считаются первыми кандидатами в экзопланеты, на которых может существовать жизнь.
-
Более 22% звёзд, подобных Солнцу, имеют в своих обитаемых зонах планеты размером с Землю. Именно в этих регионах сосредоточены миры, на которых возможно существование жизни.
-
Телескоп Кеплер был запущен на орбиту вокруг Земли для поиска отдалённых миров. Он продолжает свои поиски и сегодня. На данный момент существует несколько миссий, которые смогли обнаружить далёкие миры, например, космический телескоп Хаббл, миссия CoROT от Европейского космического агентства, миссия WISE и космический телескоп Herschel.
5. Как ищут экзопланеты
Экзопланеты находят при помощи мощных телескопов, которые располагаются на Земле или летают в космосе. Изучение неба через космический телескоп обсерватории NASA «Кеплер» показало, что в Млечном пути находится больше планет, чем звезд. Данные рассчитывались через статистическую оценку. Сейчас ученым известно, что в Галактике сильно распространены маленькие планеты. Однако открывать их сложно: в силу их размера они могут быть не видны в телескоп. Все усложняется тем, что от них, в отличие от звезд, не исходит света. Вдобавок яркий свет звезды может скрывать планету: это как пытаться рассмотреть пылинку на включенной лампе.
Чтобы найти экзопланету, астрономы пытаются обнаружить признаки нахождения планеты у материнской звезды. Свойства звезды могут меняться, если вокруг нее вращается планета. Во-первых, планета влияет на вращение: звезда начинает немного раскачиваться, и специальное оборудование может уловить это движение. Планета — единственное, что может повлиять на такое изменение. Во-вторых, мощный телескоп может поймать небольшую тень, которая исходит от планеты на звезду. Существуют и другие способы поиска, но эти два считаются основными и применяются чаще всего.
Несмотря на существование таких способов, ученым пока не хватает мощностей, чтобы открыть все планеты. До сих пор не было обнаружено ни одной системы, похожей на Солнечную. Вероятно, это говорит о том, что современные телескопы не могут уловить маленькие планеты. К тому же многие из них вращаются на далеком от звезд расстоянии, и на них почти не падает свет, что делает их поиск почти невозможным с далекого расстояния.
6. Актуальные прогнозы исследований экзопланет
Мощные телескопы и технологии нового поколения помогут открыть все большее количество экзопланет. Они помогут приблизить нас к поиску планет, похожих на Землю: такие вращаются относительно далеко от звезд и имеют маленькие размер
Космический телескоп Джеймса Уэбба
Гигантский телескоп размером с теннисный корт запущен в космос из Французской Гвианы в 2021 году. Телескоп наблюдает Вселенную в инфракрасном свете, изучает формирование планетных систем и состав атмосфер экзопланет. Ожидается, что он станет главным космическим инструментом нынешнего десятилетия.
Космическая платформа: телескоп Нэнси Роман
В 2026 году в космос запустят электростанцию телескопов, которая поможет лучше изучить экзоланеты. Окно зрения этой станции будет в 100 раз превышать окно самого мощного телескопа NASA, который сейчас занимается поиском планет. Главная цель — изучение темной материи и темной энергии, но в рамках своей программы он будет делать и фотографии экзопланет. С его помощью начнут исследовать плотные звезды Млечного Пути, а на их фоне можно поймать и новые планеты.
7. Заключение:
Теоретически, изучение экзопланет поможет ответить на вопрос: «одни ли мы в этой Вселенной?». Поиск новых планет — одно из самых быстроразвивающихся направлений астрономии. Изучение разных космических тел поможет лучше понять, как устроена Солнечная система, как она сформировалась, и есть ли в мире похожие группы планет. А также, существует ли планета, настолько похожая на Землю, что на нее можно переехать.
В погоне за этими ответами ученые делают новые открытия и раскрывают детали Вселенной. В частности, находят возрастные планеты и делают предположения о том, как может развиваться Солнечная система и какие у нее сроки жизни.
Основная цель направления — поиск признаков жизни во Вселенной. Небо экзопланет может содержать элементы, которые помогут ответить на этот вопрос.
Список литература:
1. Фабрика планет (Элизабет Таскер)
2. Стивен Хоукинг (Теория всего )
3. Загадки космоса (Андрей Мурачев)
4. Интернет источники : 20idei.ru (футурология)
5. Научная Россия, Википедия