kozmos.hr
Svemir

Koja je najveća nastanjiva super-Zemlja?

Umjetnički prikaz planeta LHS 1140b (©ESO, spaceengine.org).
objavljeno

Super-Zemlje – planeti veći od Zemlje, ali manji od Neptuna – najčešće su otkrivani egzoplaneti u svemiru, no postavlja se pitanje jesu li svi nastanjivi neovisno o veličini?

Egzoplaneti i super-Zemlje

Od više od pet tisuća do sada otkrivenih egzoplaneta, najčešće su tzv. super-Zemlje – svjetovi veći od Zemlje, ali manji od Neptuna. Neki od ovih planeta čak leže unutar nastanjivih zona svojih matičnih zvijezda, što znači da tamošnji uvjeti mogu biti pogodni za držanje tekuće vode na njihovim površinama.

No postavlja se pitanje mogu li ovi divovski egzoplanete zapravo održavati uvjete za život? Ili je pak život ograničen na manje planete poput našeg? Iako će nam buduća promatranja svakako dati detaljnije informacije, sa sadašnjim podatcima i spoznajama koje imamo ipak možemo pokušati odgovoriti na ovo pitanje.

Što znači da je planet ‘nastanjiv’?

Prije svega potrebno je definirati što se podrazumijeva pod nastanjiv planet budući da niti jedan drugi poznati planet nije potpuno istovjetan Zemlji. Ostali mali, stjenoviti planeti u našem Sunčevom sustavu su ili neplodne (Merkur i Mars) ili paklene pustoši (Venera). Iako su plinoviti divovi – sa svojim dubokim, razornim atmosferama – dakako isključeni iz ove priče budući da nisu nastanjivi, neki od njihovih smrznutih mjeseci s druge strane nude bogate količine tekuće vode ispod svoje krute kore i mogli bi biti matični svjetovi drugačijih oblika života. No, u ovom slučaju ograničit ćemo se isključivo na planete koji nalikuju našoj Zemlji.

To znači da moramo pronaći planete koji izgledaju i ‘ponašaju se’ dosta poput našeg planeta. Prvi uvjet pritom je, dakako, da je planet stjenovit, a ne plinovit. Drugi uvjet jest da se nalazi unutar tzv. nastanjive zone zvijezde. To je ključan preduvjet kako bismo znali da su njihove površinske temperature pogodne za život, te da mogu imati dovoljno debelu atmosferu (no isto tako ne pregustu što bi blokiralo prodor svjetlosti zvijezde koja je ključna za život kakav poznajemo). Ovi planeti također trebaju imati tekuću vodu na površini (dakle vodu koja nije ‘zarobljena’ u ledenom pokrovu). I konačno – no ništa manje važno – moraju imati magnetsko polje kako bi se zaštitili od solarnog vjetra. Iako bismo mogli dodati još kriterija čini se kako su ova četiri doista ključna i temeljna.

Pitanje veličine

Astronomi općenito definiraju super-Zemlju kao bilo koji planet koji spadaju u spektar između jedne i deset Zemljinih masa. Izraženo slikovitije super-Zemlje su planeti koji su veći od našeg planeta, ali podosta manji od Neptuna (koji je otprilike 15/17 puta masivniji od našeg planeta).

Dakako planet bliži veličini Zemlje ima veće šanse da bude nastanjiv, jer je vjerojatno sličniji Zemlji nego što su to planeti bliži Neptunovoj masi. Kako planeti ‘rastu’ u masi njihove stjenovite jezgre postaju bolje u ‘zarobljavanju’ guste plinovite atmosfere – konkretnije, što je planet masivniji više će nalikovati plinovitim divovima nego stjenovitim planetima s postojanom, ali ne pretjerano debelom i gustom atmosferom. Trenutno najveći problem predstavlja činjenica da još uvijek ne razumijemo koja je točno jasna granica između ove dvije krajnosti (stjenovitih planeta nalik Zemlji i planeta koje bismo već mogli opisati kao plinovite).

Ovdje je bitna i orbita. Naime, ako je planet preblizu svojoj matičnoj zvijezdi – ma koliko masivan i velik bio – samo će se ‘spržiti’. Primjerice 55 Cancri e, stjenovita super-Zemlja udaljenu oko 55 svjetlosnih godina, ima osam puta veću masu od Zemlje, ali je toliko blizu svojoj matičnoj zvijezdi da je samo kugla rastaljenog kamena. S druge strane imamo primjere kao planet TOI 270c koji je manji – mase oko sedam puta veće od Zemljine – ali je pak toliko udaljen od svoje matične zvijezde da je gotovo u potpunosti plinovit (tj. više nalikuje ‘mini-Neptunu’ nego ‘super-Zemlji’).

Potencijalni kandidati – odgovor na pitanje koja je granica

U konačnici sve ranije izneseno može se jednostavno sumirati u kriterij da naseljiva super-Zemlja mora imati odgovarajuću gustoću, koja će ukazivati na to da planet nije previše kamenit ili previše plinovit. No, nažalost, naša trenutna tehnologija često ne može ponuditi konkretan i čvrst odgovor na pitanje gustoće.

Uzmimo primjerice Gliese 581c, planet udaljen samo 20 svjetlosnih godina. Ovaj egzoplanet je oko 5.5 puta masivniji od Zemlje i nalazi se unutar nastanjive zone svoje zvijezde. Međutim astronomi znaju samo njegovu masu, ne i radijus, pa ne mogu odrediti gustoću planeta. Na toj orbiti i toj masi, planet bi mogao biti tipičan stjenoviti planet pogodan za život. No isto tako mogao bi biti i nenastanjiv maleni plinoviti svijet ili svijet napravljen od dijamanta.

Ako gledamo pitanje magnetskog polja nailazimo na još više problema – naime, pitanje postojanja i jačine magnetskog polja egzoplaneta redovito je čista spekulacija (doduše spekulacija utemeljena na paralelama i drugim podatcima, no i dalje samo spekulacija). Znanstvenici misle da će planeti veći od Zemlje vjerojatno biti domaćini jakim magnetskim poljima, ali to je nemoguće sa sigurnošću znati. Dovoljno je pogledati u naše neposredno susjedstvo – iako su Venera i Zemlja otprilike iste veličine, samo jedan od ova dva planeta ima značajno (i za život ključno) magnetsko polje.

Možda je najbolji kandidat za nastanjivu super-Zemlju LHS 1140b, planet koji kruži oko crvenog patuljka oko 49 svjetlosnih godina od Zemlje. Oko 60% je širi od našeg planeta, ali 6.48 puta masivniji. Iako LHS 1140b kruži veoma blizu svojoj zvijezdi (tj. napravi rotaciju za samo 25 dana) ipak je riječ o hladnijem crvenom patuljku što znači da iako fizički blizu zvijezdi ipak se nalazi u njenoj nastanjivoj zoni. Atmosferski modeli LHS 1140b također dopuštaju mogućnost guste atmosfere koja bi štitila svijet i omogućila mu da ima površinske oceane tekuće vode.

Umjetnički prikaz planeta LHS 1140b (©ESO, spaceengine.org).
Umjetnički prikaz planeta LHS 1140b (©ESO, spaceengine.org).

No tek će nam buduća istraživanja i promatranja – možda pomoću novog NASA-inog teleskopa James Webb – sa sigurnošću će reći je li planet doista nastanjiv. U međuvremenu, to je trenutni šampion za titulu najvećeg planeta na kojem bi moglo biti života.

James Webb proučavat će dvije ‘super-Zemlje’

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Paul Sutter (4. kolovoza 2022.), „Just how big can a super-Earth get while staying ‘habitable’?,“ space.com (pristup 4. kolovoza 2022).

Student povijesti koji u slobodno vrijeme voli čitati i pisati o svojim najdražim temama - povijesti, svemiru i astronomiji.