외계 생명체를 지탱할 수있는 세계를 찾는 데있어 과학자들은 현재“매우 느린 과일”접근 방식에 의존하고 있습니다. 우리가 생명이 번성 할 수있는 한 가지 조건, 즉 우리가 여기 지구상에있는 것만 알기 때문에, 동일한 조건을 가진 세계를 찾는 것이 합리적입니다. 여기에는 스타의 거주 가능 구역 내에 위치하고 안정적인 분위기를 유지하며 표면에 액체 물을 유지할 수있는 것이 포함됩니다.
지금까지 과학자들은 지구 행성의 대기에서 수증기를 감지하기가 매우 어려운 방법에 의존해 왔습니다. 그러나 NASA의 Goddard Institute for Space Studies (GISS)의 후 카이 유카가 이끄는 새로운 연구 덕분에 그 상황이 바뀔 수 있습니다. 전 세계 순환 패턴을 고려한 새로운 3 차원 모델을 사용하여이 연구는 거주 가능한 외계 행성이 우리 생각보다 더 일반적 일 수 있음을 보여줍니다.
"동 기적으로 회전하는 지구 외계 행성의 근적외선 촉촉한 대기 분위기"라는 제목의 연구는 최근에 천체 물리 저널. 도쿄 공과 대학의 지구 생명 과학 연구소 회원 인 후지이 박사 외에, 연구팀은 Anthony D. Del Genio (GISS)와 David S. Amundsen (GISS and Columbia University)을 포함했습니다.
간단히 말해, 액체 수는 우리가 알고있는 생활에 필수적입니다. 행성에 충분한 시간 동안 (수십억 년 정도) 표면에 액체 물을 유지하기에 충분한 따뜻한 대기가 없다면, 생명체가 출현하고 진화 할 가능성은 거의 없습니다. 행성이 별에서 너무 멀면 지표수가 얼어 붙습니다. 너무 가까이 있으면 지표수가 증발하여 공간을 잃게됩니다.
외계 행성의 대기에서 물이 검출되기 전에 모든 경우에, 행성은 거대한 가스 거인이었고 그들의 행성과 매우 밀접하게 공전하고있었습니다. (일명“핫 목성”). Fujii와 그녀의 동료들이 연구에서 언급 한 것처럼 :
“H2O 시그니처는 뜨거운 목성 대기에서 감지되었지만 온대 지구 행성에서 H2O를 포함한 분자 시그니처를 감지하는 것은 행성 반경이 작고 규모가 작기 때문에 (온도가 낮고 평균이 더 높기 때문에) 매우 어려운 과제입니다. 분자 무게)."
그것이 지상 (즉, 바위 같은) 외계 행성에 관한 한, 이전 연구는 물의 존재를 계산하기 위해 1 차원 모델에 의존해야했다. 이것은 성층권의 수증기가 자외선에 노출되어 수소와 산소로 분해되는 수소 손실을 측정하는 것으로 구성되었습니다. 과학자들은 수소가 우주로 손실되는 속도를 측정함으로써 표면에 여전히 존재하는 액체 물의 양을 추정 할 것입니다.
그러나 후지이 박사와 그의 동료들이 설명 하듯이, 이러한 모델은 전 세계 열 및 수증기의 수송과 구름의 영향을 포함하여 해결할 수없는 몇 가지 가정에 의존합니다. 기본적으로, 이전 모델은 수증기가 성층권에 도달하기 위해서는이 외계 행성 표면의 장기 표면 온도가 지구에서 경험하는 것보다 66 ° C (150 ° F) 이상 높아야한다고 예측했습니다.
이러한 온도는 표면에 강력한 대류 폭풍을 일으킬 수 있습니다. 그러나이 폭풍은 천천히 회전하는 행성들이 습한 온실 상태 (수증기가 열을 강화시키는 곳)로 진입 할 때 성층권에 도달하는 이유가 될 수 없었습니다. 부모의 별과 밀접하게 공전하는 행성은 회전 속도가 느리거나 행성과 조석으로 고정되어 대류 폭풍이 발생하지 않는 것으로 알려져 있습니다.
이것은 저 질량 초 냉각 M 형 (붉은 왜성) 별 주위에 위치한 지구 행성에서 자주 발생합니다. 이 행성들에있어서, 그들의 호스트 스타와의 근접성은 중력의 영향이 회전을 늦추거나 완전히 멈추게 할만큼 강력하다는 것을 의미합니다. 이 일이 발생하면 행성의 낮에 두꺼운 구름이 형성되어 별의 빛으로부터 보호합니다.
연구팀은 이로 인해 낮의 시원함을 유지하고 수증기의 상승을 막을 수 있지만 근적외선 (NIR)의 양은 행성이 습한 온실 상태로 들어갈 수있는 충분한 열을 제공 할 수 있음을 발견했습니다. 이것은 특히 N-IR 방식으로 더 많은 것을 생산하는 것으로 알려진 M- 타입과 다른 멋진 난쟁이 별에 해당됩니다. 이 방사선이 구름을 데우면 수증기가 성층권으로 올라갑니다.
이를 해결하기 위해 Fujii와 그녀의 팀은 대기 순환과 기후 이질성을 통합 한 3 차원 일반 순환 모델 (GCM)에 의존했습니다. 그들의 모델을 위해서, 팀은 지구와 같은 대기권을 가지고 있고 완전히 바다로 뒤덮인 행성으로 시작했습니다. 이를 통해 팀은 서로 다른 유형의 별과의 거리 변화가 행성 표면의 조건에 어떤 영향을 미치는지 명확하게 확인할 수있었습니다.
이러한 가정을 통해 팀은 궤도 거리와 항성 복사 유형의 변화가 성층권의 수증기 양에 어떤 영향을 미치는지 명확하게 확인할 수있었습니다. 후지이 박사가 NASA 보도 자료에서 설명했듯이 :
“대기 조건을보다 사실적으로 시뮬레이션하는 모델을 사용하여 우리는 외계 행성의 거주 성을 제어하고 추가 연구를위한 후보자를 식별하는 데 도움이되는 새로운 프로세스를 발견했습니다. 촉촉한 온실 상태를 만드는 데 외계 행성의 대기 순환에있다”고 말했다.
결국,이 팀의 새로운 모델은 저 질량 별이 NIR 파장에서 대부분의 빛을 방출하기 때문에 촉촉한 온실 상태가 행성들이 그들과 밀접하게 공전 할 것임을 보여줍니다. 이로 인해 지구 표면이 열 대 지방에서 경험하는 것과 비교할 수있는 조건이 생길 수 있습니다.
더욱이 그들의 모델은 NIR이 주도하는 과정이 성층권의 수분을 점진적으로 증가 시켰으며, 외계 행성이 별에 더 가까이 궤도를 돌면서 거주 할 수 있다는 점까지 지적했다. 잠재적 인 거주 성을 평가하기위한이 새로운 접근법은 천문학 자들이 행성 대기의 순환과 그 순환의 특별한 특징을 시뮬레이션 할 수있게 해 줄 것입니다.
앞으로이 팀은 중력, 크기, 대기 조성 및 표면 압력과 같은 행성 특성의 변화가 수증기 순환 및 거주성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 평가할 계획입니다. 이것은 행성의 순환 패턴을 고려한 3 차원 모델과 함께 천문학 자들이 먼 행성의 잠재적 거주 성을 더 정확하게 결정할 수있게 해줄 것입니다. Anthony Del Genio가 지적했듯이 :
“별의 온도를 아는 한 별에 가까운 행성이 습한 온실 상태에있을 가능성이 있는지 추정 할 수 있습니다. 현행 기술은 외계 행성 대기에서 소량의 수증기를 감지하기 위해 한계까지 밀려날 것입니다. 물이 충분히 검출되면 아마도 행성이 촉촉한 온실 상태에 있다는 것을 의미합니다.”
이 연구는 천문학 자에게 외계 행성 거주 성을 결정하기위한보다 포괄적 인 방법을 제공하는 것 외에도 M 형 별 주변에서 거주 할 수있는 행성을 찾기를 희망하는 외계 행성 사냥꾼에게도 좋은 소식입니다. 저 질량 초 냉각 M 형 별은 우주에서 가장 흔한 별이며, 은하수에있는 모든 별의 약 75 %를 차지합니다. 그들이 거주 가능한 외계 행성을 지원할 수 있다는 것을 알면 하나를 찾을 확률이 크게 높아집니다.
또한,이 연구는 M 형 별이 거주 가능한 행성을 호스트 할 수있는 능력에 대해 심각한 의문을 제기 한 최근의 연구 결과를 감안할 때 매우 좋은 소식입니다. 이 연구는 최근 몇 년 동안 근처의 붉은 왜성 주위에서 발견 된 많은 지구 행성에 대한 응답으로 수행되었습니다. 그들이 밝힌 것은 일반적으로 붉은 왜성 별들이 너무 많은 플레어를 경험하고 그들 각자의 대기권을 벗길 수 있다는 것입니다.
여기에는 7- 플래닛 TRAPPIST-1 시스템 (3 개는 스타의 거주 가능 구역에 있음)과 태양계에 가장 가까운 외계 행성, Proxima b가 포함됩니다. M 형 별 주위에서 발견 된 지구와 유사한 행성의 수는 이러한 종류의 별의 자연 수명과 함께 천체 물리 학계의 많은 사람들이 붉은 왜성 별이 거주 가능한 외계 행성을 찾을 가능성이 가장 높은 곳이라는 모험을하게 만들었습니다.
이 최신 연구에 따르면,이 행성들이 결국 습관화 될 수 있다는 것이 밝혀졌고, 공이 효과적으로 법정에 돌아온 것 같습니다!
