Egyre több szuperföldet találnak, ahol létezhet élet

2019.12.08. 19:51

A Földünkhöz hasonló összetételű, de valamivel nagyobb tömegű exobolygókat (azaz Naprendszeren kívüli bolygókat) szuperföldeknek nevezték el a csillagászok. Maximálisan 10 földtömegű planétákat sorolnak ebbe a kategóriába.

Ezeken a bolygókon elképzelhető az élet jelenléte. A szuperföldekből egyre többet fedeznek fel az úgynevezett lakhatósági zónában is (vagyis olyan csillagtávolságban, ahol már megfelelő a hőmérséklet, és folyékony lehet a víz).

Egyre több szuperföldet fedeznek fel a lakhatósági zónában

A legutóbbi ilyen szuperföldet, amelyen valószínűleg folyékony víz található és alkalmas lehet az életre ez év közepén fedezte fel egy nemzetközi kutatócsoport.

A TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) műhold fantáziarajzaForrás: NASA

A Hydra csillagképben lévő exobolygójára a NASA úgynevezett TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) műholdjával bukkantak. Az égitest nagyjából 31 fényévnyire (2,9328264465 × 1014 kilométernyire) van a Földtől.

Az exobolygó a GJ 357 d nevet kapta, és úgy vélik átmérője nagyjából a kétszerese a Földének, a tömege pedig hatszorosa. Az anyacsillagának külső, lakhatósági zónájában foglal helyet, így a kutatók szerint víz és talán élet is lehet rajta.

Mitől élhető egy szuperföld?

A szuperföldek belső szerkezete a jelenlegi modellek alapján többféle lehet. Az egyik lehetőség a Földéhez hasonló szerkezet, ebben az esetben a szuperföld anyagát is sok vas és különféle kőzetek alkotják. Vagyis olyan, mint a mi bolygónk, csak felnagyított változatban. Sokkal furcsábbak lehetnek az óceánbolygók, amelyeknek kifejezetten magas a víztartalmuk. Megfelelő viszonyok esetén folyékony víz boríthatja őket, azonban elképzelhető, hogy az egész vízburok fagyott állapotban van.

Az is előfordulhat, hogy vízjég teszi ki az égitest tömegének jelentős részét. Ezek kis sűrűségű, részben jég vagy folyadék anyagú bolygók lehetnek - talán az Uránuszra és a Neptunuszra emlékeztetnek. Ugyanakkor az is elképzelhető, hogy igen magas a hidrogén és a hélium aránya az ilyen égitestekben, és korábban sokkal nagyobb tömegről fogytak le mai állapotukra.

A jelenlegi mérések segítségével nehéz eldönteni, hogy egy-egy szuperföldnek milyen lehet az összetétele és a belső szerkezete. További fontos kérdés, hogy működik-e rajta lemeztektonika, amely fontos tényező a globális anyagkörforgás és az élet kialakulása szempontjából.

Egyes számítások szerint egy szuperföld bőséges belső hőtartalékai hatékonyabban tartják fent a vulkánkitöréseket és a kőzetlemezek mozgását. A nehezebb égitest anyaga a modellszámítások szerint a nyomás növekedésével egyre könnyebben deformálódik, ami segíti a köpenyt alkotó anyag áramlását - és végül gyorsítja a lemeztektonika anyagkörforgását. Minél nehezebb a bolygó, annál vékonyabb rajta a kőzetburok, és annál nagyobb a köpenyben fellépő horizontális felszültségek nagysága, amelyek gyűrik, mozgatják a lemezeket. Ám ezzel ellentétes modell is létezik: eszerint az erős gravitáció révén a kőzetburok keményebb lesz, mint a Föld esetében. Ez pedig megakadályozhatja a lemeztektonikai folyamatokat.

A GJ 357 d elhelyezkedéseForrás: NASA

Gőzlégkörű és összesült bolygók

Az óceánbolygók légköre forró vízgőzzel lehet teli. Ez erős üvegházhatással tovább melegítheti a felszínt - azonban ennél egzotikusabb lehetőségek is előfordulnak.
Akadnak olyan, a Földhöz hasonló tömegű bolygók is, amelyek saját csillaguk forrósága miatt fogytak le jelenlegi méretükre. Ilyen például a Kepler űrtávcső megfigyelései alapján a KIC 05807616 jelű csillag körül azonosított két apró exobolygó. A KOI 55.01 és KOI 55.02 jelzéssel ellátott égitestek nagyon közel keringenek csillagukhoz, mindössze 5,76 és 8,23 óra alatt járják körül. Csillaguk körül a Föld átlagos naptávolságánál is közelebb mozognak (csillagtávolságuk 0,0060 és 0,0076-szorosa a Föld átlagos naptávolságának).

A két bolygó mérete 87, illetve 76%-a a Földének. Jelenlegi méretükre és tömegükre a csillag vörös órás fázisakor fellépő "fogyókúra" fogyasztotta le őket. A központi égitest korábban egy G típusú óriáscsillag volt, de napjainkra már kisebb objektummá zsugorodott. A két exobolygó a csillag felfúvódott fázisában annak kiterjedt légkörében keringett, miközben főleg illékony gázokat és esetleg vizet veszített. Így alakult ki mai állapotuk, amely feltehetőleg kellemetlen körülményeket biztosít az élet számára.

Van-e folyékony víz?

A jelenleg ismert szuperföldek néhány paramétere a mellékelt táblázatban olvasható. A felsorolt adatok közül a keringési idő a legpontosabb, míg a hőmérséklet a legbizonytalanabb. A hőmérséklet és a légnyomás egyaránt kritikus tényező a felszíni víz előfordulása szempontjából. Ha túl ritka a légkör, és kicsi a felszíni légnyomás, akkor a forráspont nagyon alacsony lesz, ezért a jég megolvadása után nem sokkal már fel is forr a víz (hasonló a helyzet a Marson, ahol 0 Celsius-fokon olvad a jég és +4 Celsius-fokon már forr a víz.)

A GJ 357 d a csillagávalForrás: Jack Madden/Cornell University

A szuperföldeknél is érdekesebb exobolygók a Földhöz méretben és tömegben már valóban hasonló égitestek. Az első ilyen planéták felfedezését 2011. december 20-án jelentette be a NASA: két olyan bolygót (Kepler-20e és f) fedeztek fel, amely már valóban Föld méretű. Ezek a bolygók azonban túl közel keringenek csillagukhoz, így az élet gyakorlatilag kizárható rajtuk.

Azóta azonban egyre több – legalábbis elvben – élhető bolygót fedeznek fel a csillagászok. Ezek persze még mindig túl messze vannak ahhoz, hogy a mai technikai fejlettség mellett akárcsak ember nélküli űrhajót is érdemes lenne elindítani feléjük, de a távoli jövőben akár még új hazák is válhatnak egyesekből.