Направи дарение на училище!

Автор: Христо Делев

„Космосът е много по-голям от всичко, което сме си представяли. Ако ние сме сами в него, това би била огромна загуба на пространство“

Разбери повече за БГ Наука:

***

Карл Сейгън

 Абстракт: Съществуването на извънземен живот и хилядлетна загадка. С напраедването на науката и технологията се прави пробив в разгадаването на тайните на космоса. Към момента има над 5000 екзопланети. Ние обаче знаем за една, на която със сигурност има живот – нашата собствена. Тя има необходимите условуия, които са разгледани подробно. Но дори и при теоретичното съществуване на извънземни цивилизации, не е доказано тяхното съществуване. Това поражда известия парадокс на Ферми

Ключови думи: Живот, извънземни цивилизаци, екзопланети, парадок на Ферми

 От зората  на човечеството се питаме сами ли сме във Вселената? Къде са те? Това са едни от най-важните и най-старите въпроси пред човечеството. Те са разпалвали въображението ни още от древността. Древните народи са се питали още преди хиляди тези въпроси. Сега нека си представим, че някоя друга цивилизация гледа към звездите и се пита същото. Това е наистина обнадеждаващо, и в известен смисъл плашещо, но мож би скоро няма да научим отговора – има много неизвестни, много променливи и изключително много условия и фактори, които са необходими за създаването и поддържането на живота.

Нека първо се запитаме какво означава животът. Какво отличава живите организми от неживата материя. Тъй като няма общо универсално определение за живот, то в биологията той се дава като характеристика, която отличава живите организми от неживата материя. При живите организми протичат метаболитни процеси. Понеже няма общоприета дефиниция за живота, то той се описва събирателно като свойство на организмите, които проявяват повечето, или всички, от явленията: хомеостаза, метаболизъм, организация, растеж и развитие, адаптация и размножаване.

За да съществува живот също е необходимо условията на дадената планета да се задържат достатъчно дълго време подходящи за живот, защото на живите организми са им необходими милиони години, за да еволюират достатъчно и да достигнат до момент, в който са напълно автономни. Например на живота на Земята му е отнело почти 3,5 млрд. години, за да еволюира от прост едноклетъчен организъм до вида, в който го познаваме днес.

Колкото и  прост, или сложен,  да е живият организъм, той не може да функционира без гореспоменатите явления. Без значение от броя на клетките, всеки организъм се размножава. Едноклетъчните организми например се делят – митоза и клетъчен цикъл. Също така и за метаболизма няма значение колко е сложен организма. Амебата обгръща своята „жертва“ в един вид своеобразно мехурче, като след това я разгражда – фагоцитоза.

Земята засега е единствената планета, за която със сигурност знаем, че е обитаема. Биоразнообразието на планетата ни е огромно. Според научната фондация “Tree of life” (дървото на живота) организмите на земята са между 5 млн. и 100 млн., но за сега науката е идентифицирала едва 2 млн.

Какво е довело до това разнообразие, кои са необходимите съставки на живота и какви са условията за възникването му? Търсейки отговорите на тези въпроси, ние стесняваме кръгозора от екзопланетите, които биха могли да поддържат живот. Една от най-важните съставки за живота е водата. Както е известно, повече от 60% от човешкото тяло е вода. Дори и първите живи организми са се зародили във водна среда. На Земята  над 70% от повърхността за покрити с вода. Затова ,търсейки живот извън Земята, трябва търсим планети с вода, в течно състояние,  на повърхността им.

За да бъде водата в течно състояние, температурата на повърхността на планетата трябва да е подходяща – нито много висока, нито много ниска. Тя трябва да е в интервала, в който водата се намира в течно състояния. Това е първото ограничение за екзопланетите.

На 22  февруари 2017г. НАСА потвърди съществуването на 7 скалисти планети около близка звезда –  свръххладно червено джудже с температура на повърхността малко над 2500К, позната под името Trappist – 1. Звездната система се намира на приблизително 40 светлинни години от Земята в посока на съзвездието Водолей. Системата се състои от 7 скалисти планети, с размери, близки до тези на Земята, но с много по-малки орбити и много по-близо звездата си, което означава, че орбиталните им периоди са значително по-кратки от този на Земята. Понеже звездата е с много ниска температура на повърхността, то и „обитаемата зона“ е много по-близо до звездата  (фиг. 2б). Поради малките размери на звездата, може да се каже, че всичките 7 планети са разположени на разстояние, по-малко отколкото Меркурий от Слънцето. Интересен факт е, че най-близката планета обикаля около звездата за 3 земни дни. От тези седем планети само 3 със сигурност имат подходящата температура на повърхността, т.е. се намират в обитаемата зона на звездата. Това са Trappist 1d, Trappist 1e и Trappist 1f.

За сега имаме три планети, които хипотетично могат да поддържат живот. Но освен да се намира в обитаемата зона, за да поддържа живот, планетата трябва да отговаря и на други критерии. Един от може би най-важните критерии е планетата да има магнитно поле, което да я предпазва от звездната радиация.

Заредени частици от Слънцето пътуват през пространството със скорост милиони километри в час и достигат Земята няколко дни след слънчевите изригвания. Тези частици, познати като слънчев вятър, са смъртоносни и без необходимите предпазни средства, те биха нанесли огромни поражения върху живота на Земята и в крайна сметка да го унищожат. За наше щастие планетата ни има магнитно поле, което служи като щит срещу космическата радиация. Когато слънчевия вятър (поток от α-частици, неутрони, електрони и др. заредени частици) достигне до земното магнитно поле, той го кара да се деформира. На разстоянието, на което се намира Земята от Слънцето, „вятърът“ се движи със скорост около 700 км/сек. Достигайки до препятствие, той образува ударна вълна, която го кара да променя посоката си на движение. Част от заредените частици преминават зад фронта на ударната вълна и запълват област с радиус около 100 000 км. Приближавайки до Земята, слънчевия вятър достига до магнитопаузата, която отделя  преходната област от магнитосферата. Тъй като магнитосферата има неизменни силови линии, дори и при силния натиск, предизвикан от потока заредени частици, тя запазва формата си. Точно това е принципът, по който магнитното поле предпазва планетата ни от слънчевата радиация. На магнитните  полюси, обаче, условията за задържане на заредени частици са по-малко благоприятни. Електроните и протоните достигат до земната атмосфера и предизвикват полярните сияния.

Земното магнитно поле се създава от въртенето на земното ядро. На практика ядрото е разделено на вътрешно и на външно ядро. Външното ядро е съставено предимно от течно желязо и течен никел с температура около 3300о С. Вътрешното ядро е в твърдо състояние, заради огромното налягане под което е подложено.  Конвекцията при външното ядро създава магнитното поле по аналогия на динамото. Земята може да се разгледа като огромно динамо. Благодарение на голямата маса на планетата ни, ядрото е достатъчно голямо и достатъчно горещо. Марс, например, също има метално ядро, но понеже той е по-лек от Земната (10% от земната маса) неговото ядро се е охладило с времето и конвекцията в ядрото е спряла. Щом няма конвекция, няма и магнитно поле. Това е и една от причините атмосферата на Марс да е толкова тънка – няма какво да я предпазва и слънчевият вятър я е „отвял“. Наличието на магнитно поле около планетата е следващият фактор, необходими за поддържането на живот.

Другото, на което трябва да се обърне внимание, е дали планетата  има атмосфера и какъв е нейният състав. Това, че планетата има атмосфера не е достатъчно условие за поддържането на живот. Най-добрият пример е Венера. Атмосферата ѝ много по-плътна от земната и атмосферното налягане е 94 пъти по-голямо от това на Земята. Но има една огромна разлика.  Тя е съставена предимно от СО2 – 96,5% и N2 – 3,5%. Останалите газове като O2, H2O, HCl, O2, Ar и др. са в нищожно малко количество  – 0,01%. Поради наличието на голяма количество СО2 температурата на повърхността на Венера е почти 500оС – достатъчна да разтопи олово, докато на Меркурий е малко над 400оС, но понеже тя няма атмосфера, през нощта може да  падне  до -170оС [4].Поради голямото наличие на серни съединения и голямото наличие на въглероден диоксид, на Венера вали дъжд, но не воден, а от сярна киселина. Според гореизложеното, атмосферния състав играе важна роля и е важен критерий в търсенето на планета-близнак на Земята.

Цялата статия, както и много други, можете да прочетете в новия Брой 166 на списанието.

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!