Gyvybės zona

Gyvybės zona (taip pat Auksaplaukės juosta, Auksaplaukės zona pagal pasakos „Auksaplaukė ir trys meškiukai“ herojės vardą) – astronomijoje vadinama erdvės dalis, kurioje susidariusios tinkamos sąlygos tokiai gyvybei, kokia yra Žemėje atsirasti ir vystytis.

Žvaigždė TRAPPIST-1 su planetų sistema, kurioje skrieja į Žemę panašios planetos

Skiriamos dvi zonos: gyvybei tinkama erdvės dalis apie žvaigždę ir gyvybės zona galaktikoje, kuriai ta žvaigždė priklauso. Tikėtina, kad planetos ir gamtiniai palydovai yra tinkamiausios vietos panašiai į Žemės gyvybei vystytis. Saulės sistemoje gyvybės zona laikoma erdvės dalis, esanti 0,95-1,37 a.v. atstumu nuo Saulės. Gyvybės zonos Galaktikoje tyrimai dar tik prasideda.

Už Saulės sistemos ribų pavyzdžiu galėtų būti Gliese 581 d – ketvirta pagal nuotolį raudonosios nykštukės Gliese 581 planeta (atstumas nuo Žemės ~20 šviesmečių). Teoriškai apskaičiuota, kad ši planeta skrieja gyvybės zona.

Gyvybės zona apie žvaigždę

Manoma, kad tam, jog planetoje galėtų atsirasti gyvybė, planeta turi skrieti tam tikru atstumu nuo žvaigždės. Gyvybės zona apie žvaigždę (arba ekosfera) vadinama sferiška erdvės dalis apie žvaigždę, kurioje planetos paviršiaus temperatūra yra tinkama skystos agregatinės būsenos vandeniui išsilaikyti. Vanduo, kuris biocheminėse reakcijose dalyvauja kaip tirpiklis, laikomas būtina sąlyga gyvybei.

1959 m. fizikai Philip Morrison ir Giuseppe Cocconi gyvybės zoną apie žvaigždę aprašė SETI tyrimuose. 1961 m. Frank Drake išpopuliarino šią koncepciją, sudaręs lygtį, kuri dabar žinoma kaip Dreiko lygtis. Ji leidžia įvertinti gyvybės susidarymo tam tikram regione tikimybę.

Gyvybės zonos nuotolis nuo žvaigždės priklauso nuo tos žvaigždės dydžio ir šviesio. Darant prielaidą, kad planetos paviršiaus vidutinė temperatūra bei atmosferos parametrai yra tokie, kaip ir Žemės, šis nuotolis gali būti apskaičiuojamas taip:

${\displaystyle d_{AU}={\sqrt {L_{star}/L_{sun}}}}$

čia

${\displaystyle d_{AU}\,}$ – vidutinis gyvybės zonos nuotolis, išreikštas astronominiais vienetais,

${\displaystyle L_{star}\,}$ – bolometrinis žvaigždės šviesis,

${\displaystyle L_{sun}\,}$ – bolometrinis Saulės šviesis.

Iš čia matome, kad, pvz., žvaigždės, kurios šviesis sudaro 25 % Saulės šviesio, gyvybės zona nuo centrinės žvaigždės nutolus apie 0,5 a.v.

Žvaigždei evoliucionuojant, jos šviesis didėja. Tuomet ir gyvybės zona pasislenka toliau nuo jos.

Galaktikos gyvybės zona

Rasti tinkamą vietą žvaigždės planetų sistemoje yra dar ne viskas, kas reikalinga gyvybei. Lygiai taip pat svarbu, kur žiūrint galaktikos masteliu yra ta žvaigždė ir jos planetos. Todėl kalbama ir apie galaktikos gyvybės zoną , nors ši sąvoka ir nėra visuotinai pripažįstama.

Iš vienos pusės, planetų sistema turi būti pakankamai arti galaktikos centro, nes ten yra pakankamas sunkiųjų elementų kiekis, reikalingas kietoms, uolingoms planetoms susidaryti. Be to, sunkesni elementai reikalingi kaip pamatas sudėtingoms gyvų organizmų molekulėms, pvz., geležis – hemoglobinui.

Antra vertus, būdama per arti centro planetinė sistema gali patirti katastrofišką susidūrimą su kometomis, asteroidais ar net praskriejančia žvaigžde. Taip pat kyla pavojus patekti į supernovos arba galaktikos centre esančios juodosios skylės spinduliavimo zoną. Tiesa, supernovos spinduliavimo efektas gyviems organizmams dar nėra ištirtas. Spėjama, kad didelė spinduliuotės dozė iš galaktikos centro gali apsunkinti molekulių formavimąsi.

Tyrimai rodo, kad žvaigždėdaros rajonuose, kuriuose didelis sunkiųjų elementų kiekis (arba metalingumas), yra didesnė tikimybė masyvioms planetoms, skriejančioms netoli savo žvaigždės, susidaryti. Šios planetos nesunkiai gali sutrikdyti tokio dydžio kaip Žemė planetos orbitą ir net deformuoti pačią planetą dar iki joje atsirandant gyvybei.

Dėl šių priežasčių yra sudėtinga nustatyti, kur galaktikoje gali būti gyvybės zona.

Manoma, kad mūsų Paukščių Tako galaktikos gyvybės zona yra lėtai besiplečianti sritis maždaug 25 000 šviesmečių (8 kiloparsekų) atstumu nuo Galaktikos centro. Žvaigždžių amžius šioje srityje svyruoja nuo 4 iki 8 milijardų metų. Kitos galaktikos pasižymi kitokiomis savybėmis nei Paukščių Takas, todėl ir jų gyvybės zona gali būti didesnė arba mažesnė, o gali ir visai jos nebūti.

Kritika

• Mokslininkai Ian Stewart ir Jack Cohen gyvybės zonos koncepciją kritikuoja dėl dviejų priežasčių. Pirmiausia, jie laiko neteisinga prielaidą, kad nežemiškai gyvybei reikalingos žemiškos sąlygos. Antra, jų nuomone, net ir laikant minėtą prielaidą teisinga, gyvybei tinkamos planetos gali egzistuoti ir už gyvybės zonos ribų. Pvz., manoma, kad Jupiterio palydovas Europa po paviršiumi gali turėti sluoksnį, kuriame egzistuoja panašios sąlygos, kaip Žemės vandenynų dugne. Tai, kad Žemėje aptinkami ekstremofilai, verčia tikėti, kad Europoje taip pat gali egzistuoti primityvi gyvybė, nors šis palydovas ir nepatenka į Saulės sistemos gyvybės zoną. Planetų biologas Carl Sagan manė, kad gyvybė įmanoma ir dujinėse planetose – milžinėse, tokiose kaip pats Jupiteris. Jei pavyktų tai įrodyti, šiandieninė gyvybės zonos koncepcija turėtų būti atmesta.

• Kitas argumentas – Mėnulis, kuriame gyvybė neaptinkama, nors jis ir idealiai patenka į Saulės sistemos gyvybės zoną.

• Žemė nebuvo gyvenama tol, kol jos atmosferoje vyravo anglies dioksidas. Todėl į gyvybės zonos, tinkamos žmonėms, apibrėžimą turi įeiti sąlyga, kad planetoje egzistuoja augalai ir galimybė fotosintetinti.

• Remdamiesi kompiuteriniais modeliais savo straipsnyje žurnale mokslininkai teigia, kad panašiose į mūsų Galaktiką tokios žvaigždės kaip Saulė gali migruoti dideliais atstumais. Tai prieštarauja teiginiui, kad gyvybei galaktikoje yra palankios tik tam tikros, palyginti siauros sritys.

Taip pat skaitykite

• Egzoplaneta
• Fermi paradoksas
• Gliese 581 d
• Kosmoso kolonizacija
• SETI

Šaltiniai

• Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner and Brad K. Gibson (2004 m. sausio mėn.). „The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way“. Science. 303 (5654): 59–62. doi:10.1126/science.1092322. PMID 14704421.

1. Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner, Brad K. Gibson (2004), The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way. Science Magazine, 303 tomas, 5654 nr., 59-62 psl.
2. Nikos Prantzos (2006), On the „Galactic Habitable Zone“. Institut d’Astrophysique de Paris.
3. Immigrant Sun: Our Star Could be Far from Where It Started in Milky Way Newswise, Nuoroda trikinta 2008-09-15.

Nuorodos

• Gediminas Motuza „Iš kur atėjome. Žemės ir gyvybės raida“, V., 2008, ISBN 978-9986-443-41-4
• The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight
• „Stars and Habitable Planets“ at SolStation
• On the Galactic Habitable Zone
• Swiss Scientist: Search for Life Next
• Stephen H. Dole and Issac Assimov’s Planets for Man Žmogui gyventi tinkamų sąlygų apibrėžimas. (copyright 1964)
• NASA: The Goldilocks Zone 2009-07-14 iš Wayback Machine projekto.
• Interstellar Real Estate: Location, Location, Location – Defining the Habitable Zone 2011-08-16 iš Wayback Machine projekto.
• Exoplanet Habitable Zone Candidates 2009-03-06 iš Wayback Machine projekto.
• Exoplanet Habitable Zone Residents 2008-05-18 iš Wayback Machine projekto.