Wohnbereich

Eine bewohnbare Zone oder ZH ist in der Astronomie und Exobiologie eine Region des Weltraums, in der die Bedingungen für das Erscheinen des Lebens, wie wir es auf der Erde kennen, günstig sind . Es gibt zwei Arten von Regionen, die gemeinsam günstig sein können, eine auf der Ebene eines Planetensystems und die andere auf der Ebene einer Galaxie . Die Planeten und Monde in diesen Regionen sind mögliche Kandidaten für die Bewohnbarkeit eines Planeten und daher möglicherweise in der Lage, außerirdisches Leben zu beherbergen .

Die Grenzen der bewohnbaren Gebiete werden aus den bekannten Elementen der Biosphäre auf der Erde, ihrer Position im Sonnensystem und der Energiemenge, die sie von der Sonne erhält, berechnet .

Geschichte

Das Konzept einer bewohnbaren Zone wurde 1913 von Edward Maunder in seinem Buch Are The Planets Inhabited? Eingeführt . ("  Sind die Planeten bewohnt?  "), Dann 1953 von Hubertus Strughold in seiner Abhandlung Der grüne und der rote Planet diskutiert : Eine physiologische Untersuchung der Möglichkeit des Lebens auf dem Mars ("  Der grüne Planet und der rote Planet: Untersuchung der physiologischen Möglichkeit des Lebens auf dem Mars  “), wo er zuerst den Begriff„  Ökosphäre  “verwendet und verschiedene„ Zonen “unterscheidet, in denen Leben auftreten könnte. Im selben Jahr Harlow Shapley schrieb Flüssiges Wasser Gürtel , die das gleiche Konzept in mehr wissenschaftliche Detail entwickelt. Die beiden Autoren legen großen Wert auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser, um das Erscheinen von Leben zu ermöglichen. Der Begriff bewohnbare Zone ("bewohnbare Zone") wurde 1959 vom amerikanischen Astrophysiker Su-Shu Huang geprägt , um die Zone um einen Stern zu bezeichnen, in der Wasser in flüssiger Form gehalten werden kann.

Zirkumstellare Wohnzone (ZHC)

Die zirkumstellare bewohnbare Zone (oder Ökosphäre , abgekürzt als ZH) ist eine theoretische Kugel, die einen Stern umgibt und bei der die Temperatur an der Oberfläche der dort umlaufenden Planeten das Auftreten von flüssigem Wasser ermöglichen würde . Viele Glauben, dass flüssiges Wasser aufgrund seiner Rolle bei biochemischen Reaktionen lebenswichtig ist . 1959 beschrieben die Physiker Philip Morrison und Giuseppe Cocconi das Gebiet in einer SETI- Suche . 1961 machte Frank Drake diese Idee in seiner Gleichung bekannt .

In der Praxis entspricht diese Zone derjenigen, in der man erwartet, ein organisches Oberflächenleben durch seine Wechselwirkung mit der Atmosphäre (Biomarker) erfassen zu können. Mit anderen Worten, es kann bewohnbare Objekte außerhalb der bewohnbaren Zone geben, die jedoch a priori möglicherweise im Keller und nicht an der Oberfläche bewohnbar sind. Das Fehlen einer Wechselwirkung mit der Atmosphäre macht es äußerst schwierig, schwierig oder gar unmöglich zu erkennen Sie.

Ob sich ein Körper in der zirkumstellaren bewohnbaren Zone seines Wirtssterns befindet, hängt vom Radius der Umlaufbahn des Planeten (bei natürlichen Satelliten von der Umlaufbahn des Wirtsplaneten), der Masse des Körpers selbst und dem Strahlungsfluss des Wirtssterns ab. Angesichts der Vielzahl von Planetenmassen in einer zirkumstellaren bewohnbaren Zone, verbunden mit der Entdeckung superterrestrischer Planeten, die dickeren Atmosphären und stärkeren Magnetfeldern als der Erde standhalten können, werden zirkumstellare bewohnbare Zonen jetzt in zwei verschiedene Regionen unterteilt: eine " konservative bewohnbare" Zone ", in der Planeten mit geringerer Masse wie die Erde bewohnbar bleiben können; ergänzt durch eine größere " erweiterte bewohnbare Zone ", in der ein Planet wie die Venus mit stärkeren Treibhauseffekten die richtige Temperatur haben kann, damit flüssiges Wasser an der Oberfläche existiert.

Sterne vom Solartyp

Rund um die Sonne positionieren die meisten Autoren die bewohnbare Zone zwischen 142 und 235 Millionen Kilometern . Die Erde, 149,6 × 10 6  km von der Sonne entfernt, befindet sich daher nahe an ihrer inneren Grenze. Wenn die Sonne allmählich heller und heller wird (ihre Leuchtkraft steigt um 7% pro Milliarde Jahre), wird sich die Erde in 1,7 Milliarden Jahren nicht mehr in der bewohnbaren Zone befinden .

Wenn wir im Gegenteil zugeben, dass sich die Erde ungefähr im Zentrum der bewohnbaren Zone um die Sonne befindet, können wir für jeden Stern den Abstand vom Zentrum dieser Zone zum Stern entsprechend der Größe und der Leuchtkraft des Sterns berechnen Stern. 'Stern: Die von einem Planeten empfangene Energie ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung vom Stern ( inverses Quadratgesetz ). Wir beziehen uns auf die Entfernung von der Erde zur Sonne (1 AE) und deren Leuchtkraft ci , um die folgende relative Gleichung zu erhalten:

oder :

ist der Radius von ZH in astronomischen Einheiten  ; die Helligkeit des Sterns; die Helligkeit der Sonne .

Zum Beispiel hat ein Stern mit 25% der Leuchtkraft der Sonne eine ZH, die bei etwa 0,50 AE zentriert ist , und ein Stern mit der doppelten Leuchtkraft der Sonne hat eine ZH, die bei 1,41 AE zentriert ist. Das "Zentrum" des ZH ist daher definiert als die Entfernung, in der sich der Exoplanet in Bezug auf seinen Stern befinden müsste, um eine Durchschnittstemperatur zu haben, die mit der der Erde vergleichbar ist, unter der Annahme (unter vielen anderen Bedingungen), dass er eine hat ähnliche Atmosphäre in Zusammensetzung und Dichte.

Da während ihrer Entwicklung in der Hauptsequenz die Sterne heller und heißer werden, bewegt sich die HZ logischerweise allmählich vom Stern weg. Um das Entwicklungspotential des Lebens zu optimieren, sollte sich ein Planet in einer Umlaufbahn befinden, die so lange wie möglich im ZH bleibt.

Zwergsterne M.

Die meisten M-Zwerge sind von einem verengten Planetensystem umgeben , das durch eine geringe Häufigkeit von Massenplaneten der Ordnung des Jupiter und die Anwesenheit mehrerer felsiger Planeten gekennzeichnet ist . Etwa ein Drittel dieser felsigen Planeten umkreist die bewohnbare Zone und könnte daher flüssiges Wasser an der Oberfläche beherbergen.

Galaktische Lebenszone (ZHG)

Damit das Leben auf einem Planeten erscheint, reicht es nicht aus, dass es sich in der Ökosphäre seines Sterns befindet. Sein Planetensystem muss nahe genug am Zentrum der Galaxie liegen, um genügend schwere Elemente zu haben, die die Bildung von zum Leben notwendigen tellurischen Planeten und Atomen fördern , wie Eisen in Hämoglobin oder Kupfer in Hämocyanin und Jod in der Schilddrüse .

Dieses System muss jedoch auch weit genug vom galaktischen Zentrum entfernt sein, um Gefahren wie:

Studien Haben auch gezeigt, dass Regionen, in denen schwere Elemente reichlich vorhanden sind, eine bessere Chance zu haben scheinen, dass Riesenplaneten sehr nahe an ihrem Stern umkreisen, wodurch terrestrische Planeten zerstört oder aus dem System ausgestoßen werden. Aus all diesen Gründen ist es sehr schwierig, die ZH einer Galaxie zu bestimmen.

In unserer Galaxie, der Milchstraße , würde sich die ZHG 25.000 Lichtjahre (8 Kiloparsec ) vom galaktischen Zentrum entfernt befinden, 6.000 Lichtjahre überspannen und Sterne enthalten, die 4 bis 8 Milliarden Jahre alt sind. Da Galaxien unterschiedliche Zusammensetzungen haben, könnte das ZHG größer oder kleiner sein oder in einigen Galaxien überhaupt nicht existieren.

Atmosphärische Wohnzone (ZHA)

Die Kandidaten

Bewertungen

Das Konzept wird von Ian Stewart und Jack Cohen in ihrem Buch Evolving the Alien ( Die Evolution der Außerirdischen ) in zwei Punkten kritisiert :

Beachten Sie auch, dass die Fläche je nach Wassermenge auf dem Planeten größer als erwartet sein kann.

Anmerkungen und Referenzen

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Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links