जब यह उन दुनिया की खोज करने की बात करता है जो अतिरिक्त-स्थलीय जीवन का समर्थन कर सकती हैं, तो वैज्ञानिक वर्तमान में "कम-लटकते फल" दृष्टिकोण पर भरोसा करते हैं। चूँकि हम केवल उन परिस्थितियों के एक सेट के बारे में जानते हैं जिसके तहत जीवन पनप सकता है - यानी कि पृथ्वी पर हमारे यहाँ क्या है - यह दुनिया के लिए देखने के लिए समझ में आता है जिनके पास यही स्थितियाँ हैं। इनमें एक स्टार के रहने योग्य क्षेत्र के भीतर स्थित होना, एक स्थिर वातावरण होना और सतह पर तरल पानी को बनाए रखने में सक्षम होना शामिल है।
अब तक, वैज्ञानिकों ने उन तरीकों पर भरोसा किया है जो वातावरण के स्थलीय ग्रहों में जल वाष्प का पता लगाना बहुत मुश्किल करते हैं। लेकिन नासा के गोडार्ड इंस्टीट्यूट फॉर स्पेस स्टडीज (GISS) के युका फूजी के नेतृत्व में एक नए अध्ययन के लिए धन्यवाद, जो बदलने वाला हो सकता है। एक नए त्रि-आयामी मॉडल का उपयोग करना जो वैश्विक संचलन पैटर्न को ध्यान में रखता है, यह अध्ययन यह भी इंगित करता है कि रहने योग्य एक्सोप्लैनेट हमारे विचार से अधिक सामान्य हो सकते हैं।
"हाल ही में सामने आए शीतोष्ण कटिबंधीय स्थलीय एक्सोप्लैनेट्स के एनआईआर-चालित नम ऊपरी वायुमंडलीय" शीर्षक वाला अध्ययन। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल। डॉ। फूजी के अलावा, जो टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में अर्थ-लाइफ साइंस इंस्टीट्यूट के सदस्य भी हैं, शोध टीम में एंथनी डी। डेल जीनियो (GISS) और डेविड एस। एमुंडसेन (GISS और कोलंबिया विश्वविद्यालय) शामिल थे।
इसे सीधे शब्दों में कहें तो तरल पानी जीवन के लिए आवश्यक है क्योंकि हम इसे जानते हैं। यदि किसी ग्रह पर पर्याप्त मात्रा में (अरबों वर्षों के आदेश पर) सतह पर तरल पानी बनाए रखने के लिए पर्याप्त गर्म वातावरण नहीं है, तो यह संभावना नहीं है कि जीवन उभरने और विकसित होने में सक्षम होगा। यदि कोई ग्रह अपने तारे से बहुत दूर है, तो उसकी सतह का पानी जम जाएगा; यदि यह बहुत करीब है, तो इसकी सतह का पानी वाष्पित हो जाएगा और अंतरिक्ष में खो जाएगा।
जबकि एक्सोप्लेनेट्स के वायुमंडल में पानी का पता चला है, सभी मामलों में, ग्रह बड़े पैमाने पर गैस दिग्गज थे जो अपने तारों के बहुत करीब से परिक्रमा करते थे। (उर्फ "हॉट जुपिटर")। फ़ूजी और उनके सहयोगियों ने अपने अध्ययन में कहा:
हालांकि, गर्म ज्यूपिटर के वायुमंडल में H2O के हस्ताक्षर पाए गए हैं, लेकिन समशीतोष्ण स्थलीय ग्रहों पर H2O सहित आणविक हस्ताक्षरों का पता लगाना अत्यधिक चुनौतीपूर्ण है, क्योंकि छोटे ग्रहों की त्रिज्या और छोटे पैमाने की ऊंचाई (कम तापमान और वर्तमान में बड़े होने के कारण) आणविक वजन)।"
जब यह स्थलीय (यानी चट्टानी) एक्सोप्लैनेट की बात आती है, तो पिछले अध्ययनों को पानी की उपस्थिति की गणना करने के लिए एक आयामी मॉडल पर भरोसा करने के लिए मजबूर किया गया था। इसमें हाइड्रोजन नुकसान को मापने के लिए शामिल था, जहां स्ट्रैटोस्फियर में जल वाष्प हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में पराबैंगनी विकिरण के संपर्क से टूट जाता है। जिस दर से हाइड्रोजन को अंतरिक्ष में खो दिया जाता है, उसे मापने से वैज्ञानिक सतह पर मौजूद तरल पानी की मात्रा का अनुमान लगा सकते हैं।
हालांकि, जैसा कि डॉ। फूजी और उनके सहयोगी बताते हैं, ऐसे मॉडल कई मान्यताओं पर भरोसा करते हैं जिन्हें संबोधित नहीं किया जा सकता है, जिसमें गर्मी और जल वाष्प वाष्प के वैश्विक परिवहन के साथ-साथ बादलों का प्रभाव भी शामिल है। मूल रूप से, पिछले मॉडल ने अनुमान लगाया था कि जल वाष्प के लिए समताप मंडल तक पहुंचने के लिए, इन एक्सोप्लैनेट पर दीर्घकालिक सतह के तापमान को पृथ्वी पर हमारे द्वारा अनुभव किए गए से 66 ° C (150 ° F) अधिक होना चाहिए।
ये तापमान सतह पर शक्तिशाली संवाहक तूफान पैदा कर सकते हैं। हालांकि, इन तूफानों का कारण पानी नहीं हो सकता है जब पानी समताप मंडल तक पहुंचता है, जब यह एक नम ग्रीनहाउस राज्य में धीरे-धीरे घूमने वाले ग्रहों में आता है - जहां जल वाष्प गर्मी को तेज करता है। वे ग्रह जो अपने मूल सितारों की निकटता की परिक्रमा करते हैं, उन्हें या तो धीमी गति से घूमने या अपने ग्रहों के साथ ख़ुदकुशी करने के लिए जाना जाता है, इस प्रकार यह संवेदी तूफानों की संभावना को कम करता है।
यह अक्सर स्थलीय ग्रहों के लिए होता है जो कम-द्रव्यमान, अल्ट्रा कूल, एम-प्रकार (लाल बौना) सितारों के आसपास स्थित होते हैं। इन ग्रहों के लिए, अपने मेजबान स्टार के साथ उनकी निकटता का मतलब है कि यह गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को धीमा करने या उनके रोटेशन को पूरी तरह से गिरफ्तार करने के लिए पर्याप्त मजबूत होगा। जब ऐसा होता है, तो ग्रह के दिनों में घने बादल बनते हैं, जो इसे तारे के प्रकाश से बचाते हैं।
टीम ने पाया कि, जबकि यह दिन को ठंडा रख सकता है और जल वाष्प को बढ़ने से रोक सकता है, निकट-इन्फ्रारेड विकिरण (एनआईआर) की मात्रा पर्याप्त गर्मी प्रदान कर सकती है जिससे ग्रह नम नम स्थिति में प्रवेश कर सकता है। यह एम-प्रकार और अन्य शांत बौने सितारों के लिए विशेष रूप से सच है, जो एनआईआर के रास्ते में अधिक उत्पादन करने के लिए जाने जाते हैं। जैसा कि यह विकिरण बादलों को गर्म करता है, जल वाष्प समताप मंडल में बढ़ जाएगा।
इसे संबोधित करने के लिए, फ़ूजी और उनकी टीम तीन-आयामी सामान्य परिसंचरण मॉडल (GCM) पर भरोसा करती है, जिसमें वायुमंडलीय परिसंचरण और जलवायु विविधता शामिल है। अपने मॉडल के लिए, टीम ने एक ऐसे ग्रह से शुरुआत की, जिसमें पृथ्वी जैसा वातावरण था और पूरी तरह से महासागरों द्वारा कवर किया गया था। इसने टीम को स्पष्ट रूप से यह देखने की अनुमति दी कि विभिन्न प्रकार के तारों से दूरी में भिन्नता ग्रहों की सतहों पर स्थितियों को कैसे प्रभावित करेगी।
इन धारणाओं ने टीम को स्पष्ट रूप से यह देखने की अनुमति दी कि कक्षीय दूरी और प्रकार के तारकीय विकिरण को बदलने से समताप मंडल में जल वाष्प की मात्रा को कैसे प्रभावित किया जाता है। जैसा कि डॉ। फ़ूजी ने नासा की एक प्रेस विज्ञप्ति में बताया है:
"एक मॉडल का उपयोग करना जो अधिक यथार्थवादी रूप से वायुमंडलीय परिस्थितियों का अनुकरण करता है, हमने एक नई प्रक्रिया की खोज की जो एक्सोप्लैनेट्स की आदत को नियंत्रित करती है और आगे के अध्ययन के लिए उम्मीदवारों की पहचान करने में हमारा मार्गदर्शन करेगी ... हमने एक स्टार के उत्सर्जन और उसके प्रभाव के विकिरण के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका पाई। नम ग्रीनहाउस राज्य बनाने में एक एक्सोप्लैनेट के वायुमंडलीय परिसंचरण पर है। "
अंत में, टीम के नए मॉडल ने प्रदर्शित किया कि चूंकि कम-द्रव्यमान स्टार एनआईआर तरंग दैर्ध्य पर अपने प्रकाश के थोक का उत्सर्जन करते हैं, इसलिए एक नम ग्रीनहाउस राज्य में ग्रहों की परिक्रमा करने का परिणाम होगा। इससे उनकी सतहों पर स्थितियाँ उत्पन्न होंगी जो पृथ्वी के उष्णकटिबंधीय में अनुभव करने की तुलना में होती हैं, जहाँ परिस्थितियाँ गर्म और शुष्क होने के बजाय गर्म और नम होती हैं।
क्या अधिक है, उनके मॉडल ने संकेत दिया कि एनआईआर द्वारा संचालित प्रक्रियाओं ने धीरे-धीरे स्ट्रैटोस्फियर में नमी बढ़ाई, इस बिंदु पर कि उनके तारों के करीब परिक्रमा करने वाले एक्सोप्लैनेट रहने योग्य हो सकते हैं। संभावित निवास स्थान का आकलन करने के लिए यह नया दृष्टिकोण खगोलविदों को ग्रहों के वायुमंडल के संचलन और उस संचलन की विशेष विशेषताओं का अनुकरण करने की अनुमति देगा, जो कि कुछ एक आयामी मॉडल नहीं कर सकते हैं।
भविष्य में, टीम का आकलन करने की योजना है कि गुरुत्वाकर्षण, आकार, वायुमंडलीय संरचना और सतह के दबाव के रूप में ग्रहों की विशेषताओं में भिन्नता कैसे हो सकती है - जल वाष्प परिसंचरण और वास को प्रभावित कर सकती है। यह उनके 3-आयामी मॉडल के साथ-साथ ग्रहों के परिसंचरण पैटर्न को ध्यान में रखता है, खगोलविदों को अधिक सटीकता के साथ दूर के ग्रहों की संभावित वास क्षमता का निर्धारण करने की अनुमति देता है। जैसा कि एंथनी डेल जेनियो ने संकेत दिया:
“जब तक हम तारे के तापमान को जानते हैं, तब तक हम अनुमान लगा सकते हैं कि क्या उनके तारे के करीब के ग्रह नम द्वीप समूह में होने की क्षमता रखते हैं। मौजूदा तकनीक को एक्सोप्लेनेट के वायुमंडल में थोड़ी मात्रा में जल वाष्प का पता लगाने के लिए सीमित किया जाएगा। यदि पर्याप्त पानी का पता लगाया जाना है, तो इसका मतलब है कि ग्रह नम ग्रीनहाउस स्थिति में है। ”
एक्सोप्लेनेट की आदत को निर्धारित करने के लिए खगोलविदों को एक अधिक व्यापक तरीका प्रदान करने से परे, यह अध्ययन एम-टाइप सितारों के आसपास रहने योग्य ग्रहों को खोजने की उम्मीद कर रहे एक्सोप्लैनेट-शिकारी के लिए भी अच्छी खबर है। मिल्की वे में सभी सितारों के लगभग 75% के लिए लेखांकन में कम द्रव्यमान, अल्ट्रा-कूल, एम-टाइप सितारे यूनिवर्स में सबसे आम स्टार हैं। यह जानते हुए कि वे रहने योग्य exoplanets का समर्थन कर सकते हैं बहुत खोजने के बाधाओं को बढ़ाता है।
इसके अलावा, यह अध्ययन बहुत अच्छा समाचार है जो अनुसंधान के हालिया विवरण को दिया गया है जिसमें रहने योग्य ग्रहों की मेजबानी के लिए एम-प्रकार के सितारों की क्षमता पर गंभीर संदेह है। यह शोध हाल के वर्षों में आसपास के लाल बौनों के आसपास खोजे गए कई स्थलीय ग्रहों के जवाब में किया गया था। उन्होंने बताया कि सामान्य रूप से, लाल बौने तारे बहुत अधिक भड़कते हैं और वे अपने वायुमंडल के संबंधित ग्रहों को छीन सकते हैं।
इनमें 7-ग्रह TRAPPIST-1 प्रणाली (जिनमें से तीन स्टार के रहने योग्य क्षेत्र में स्थित हैं) और सौर प्रणाली के निकटतम एक्सोप्लैनेट, प्रॉक्सिमा बी शामिल हैं। स्टार के प्राकृतिक दीर्घायु के इस वर्ग के साथ मिलकर, एम-टाइप सितारों के आसपास खोजे गए पृथ्वी जैसे ग्रहों की सरासर संख्या ने ज्योतिषीय समुदाय में कई लोगों को इस बात के लिए प्रेरित किया है कि लाल बौने तारों को सबसे शानदार एक्सोप्लैनेट खोजने की सबसे अधिक संभावना हो सकती है।
इस नवीनतम अध्ययन के साथ, जो इंगित करता है कि ये ग्रह सब के बाद रहने योग्य हो सकते हैं, ऐसा प्रतीत होता है कि गेंद प्रभावी रूप से अपने न्यायालय में वापस आ गई है!
