Für Goldlöckchen musste der Brei nicht zu heiß und nicht zu kalt sein… die richtige Temperatur war alles, was sie brauchte.
Für einen erdähnlichen Planeten, der Leben oder vielzelliges Leben beherbergt, ist sicherlich die Temperatur wichtig, aber was ist sonst noch wichtig? Und was macht die Temperatur einer Exo-Erde „genau richtig“?
Einige neuere Studien haben ergeben, dass die Beantwortung dieser Fragen überraschend schwierig sein kann und dass einige der Antworten überraschend neugierig sind.
Betrachten Sie die Neigung der Achse einer Exo-Erde, ihre Neigung.
In der Hypothese „Seltene Erden“ ist dies ein Goldlöckchen-Kriterium. Wenn die Neigung nicht stabil gehalten wird (von einem Mond wie unserem Mond) und in einem „genau richtigen“ Winkel, schwingt das Klima zu wild, als dass sich ein vielzelliges Leben bilden könnte: zu viele Schneeball-Erden (der gesamte Globus ist mit Schnee und Eis bedeckt) ein verstärkter Albedo-Effekt) oder ein zu hohes Risiko für ein außer Kontrolle geratenes Gewächshaus.
„Wir stellen fest, dass Planeten mit kleinen Ozeanfraktionen oder polaren Kontinenten sehr starken saisonalen Klimaschwankungen unterliegen können“, schreibt David Spiegel * von der Columbia University * und fasst die Ergebnisse einer umfangreichen Reihe von Modellen zusammen, die die Auswirkungen von Schrägstellung, Land- / Ozeanbedeckung und Rotation auf erdähnlichen Planeten, "aber dass diese Planeten auch saisonal und regional bewohnbare Bedingungen über einen größeren Bereich von Umlaufradien aufrechterhalten können als erdähnliche Planeten." Und die wahre Überraschung? "Unsere Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass das modellierte Klima bei geringer Neigung etwas weniger anfällig für dynamische Schneeballübergänge ist." Mit anderen Worten, eine Exo-Erde, die fast genau nach oben geneigt ist (ähnlich wie Uranus), leidet möglicherweise weniger unter Schneeball-Erdereignissen als unsere, Goldlöckchen, Erde!
Betrachten Sie ultraviolette Strahlung.
„Ultraviolette Strahlung ist ein zweischneidiges Schwert zum Leben. Wenn es zu stark ist, werden die terrestrischen biologischen Systeme beschädigt. Und wenn es zu schwach ist, kann die Synthese vieler biochemischer Verbindungen nicht fortgesetzt werden “, sagt Jianpo Guo vom chinesischen Yunnan-Observatorium **„ Für die Wirtssterne mit effektiven Temperaturen unter 4.600 K sind die ultravioletten bewohnbaren Zonen näher als die bewohnbaren Zonen . Für die Wirtssterne mit effektiven Temperaturen von mehr als 7.137 K sind die ultravioletten bewohnbaren Zonen weiter entfernt als die bewohnbaren Zonen. “ Dieses Ergebnis ändert nichts an dem, was wir bereits über Bewohnbarkeitszonen um Hauptreihensterne wussten, aber es schließt effektiv die Möglichkeit des Lebens auf Planeten um postrote Riesensterne aus (vorausgesetzt, jeder könnte seine Heimat überleben, wenn er ein roter Riese wird!).
Betrachten Sie die Auswirkungen von Wolken.
Berechnungen der Bewohnbarkeitszonen - der Radien der Umlaufbahnen einer Exo-Erde um ihre Heimat - für Hauptreihensterne setzen normalerweise den Himmel eines Astronomen voraus - dauerhaft klarer Himmel (d. H. Keine Wolken). Aber die Erde hat Wolken und Wolken wirken sich definitiv auf die globalen Durchschnittstemperaturen aus! "Der Albedo-Effekt ist nur schwach von den einfallenden Sternspektren abhängig, da die optischen Eigenschaften (insbesondere die Streualbedo) im Wellenlängenbereich des Maximums der einfallenden Sternstrahlung nahezu konstant bleiben", so die jüngste Studie eines deutschen Teams *** zum Die Auswirkungen der Wolken auf die Bewohnbarkeit kommen zu dem Schluss (sie untersuchten die Hauptsequenz-Heimweh der Spektralklassen F, G, K und M). Das klingt so, als wäre Gaia Goldilocks Freund. „Der Treibhauseffekt der Wolke auf hoher Ebene hängt jedoch von den Temperaturen der unteren Atmosphäre ab, die wiederum eine indirekte Folge der verschiedenen Arten von Zentralsternen sind“, schließt das Team (denken Sie daran, dass ein Exo- Die globale Temperatur der Erde hängt sowohl von den Albedo- als auch von den Treibhauseffekten ab. Also die Nachricht zum Mitnehmen? „Planeten mit erdähnlichen Wolken in ihrer Atmosphäre können näher am Zentralstern oder weiter entfernt sein als Planeten mit klarer Himmelsatmosphäre. Die Änderung der Entfernung hängt von der Art der Wolke ab. Im Allgemeinen führen Wolken auf niedriger Ebene aufgrund ihres Albedoeffekts zu einer Verringerung der Entfernung, während Wolken auf hoher Ebene zu einer Erhöhung der Entfernung führen. “
"Genau richtig" ist schwierig zu bestimmen.
* Hauptautor; Kristen Manou von der Princeton University und Caleb Scharf von der Colombia University sind die Co-Autoren („Habitable Climates: The Influence of Obliquity“, The Astrophysical Journal, Band 691, Ausgabe 1, S. 596-610 (2009); arXiv: 0807.4180 ist der Preprint )
** Hauptautor; Fenghui Zhang, Xianfei Zhang und Zhanwen Han, alle ebenfalls am Yunnan Observatory, sind die Co-Autoren („Bewohnbare Zonen und UV-bewohnbare Zonen um Wirtssterne“, Astrophysics and Space Science, Band 325, Nummer 1, S. 25- 30 (2010))
*** „Wolken in der Atmosphäre extrasolarer Planeten. I. Klimatische Auswirkungen mehrschichtiger Wolken auf erdähnliche Planeten und Auswirkungen auf bewohnbare Zonen “, Kitzmann et al., Zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics (2010) angenommen; arXiv: 1002.2927 ist der Preprint.
