Studi poros Exoplanet meningkatkan harapan kehidupan yang kompleks, hanya saja tidak di sebelahnya – Sains Terkini


"Mereka di luar sana," kata pepatah tentang makhluk luar angkasa. Tampaknya lebih mungkin benar dalam terang studi baru tentang kemiringan sumbu planet.

Ahli astrofisika di Institut Teknologi Georgia memodelkan kembaran teoritis Bumi ke dalam sistem bintang lain yang disebut sistem biner karena mereka memiliki dua bintang. Mereka menyimpulkan bahwa 87% ekso-Bumi yang mungkin ditemukan dalam sistem biner harus memiliki kemiringan sumbu yang sama stabilnya dengan Bumi, unsur penting untuk stabilitas iklim yang mendukung evolusi kehidupan yang kompleks.

"Sistem multi-bintang adalah umum, dan sekitar 50% bintang memiliki bintang pendamping biner. Jadi, penelitian ini dapat diterapkan pada sejumlah besar sistem tata surya," kata Gongjie Li, co-peneliti peneliti asisten profesor di Georgia Tech's. Sekolah Fisika.

Sistem surya bintang tunggal seperti milik kita dengan banyak planet tampaknya lebih jarang.

Alpha Centauri B? Malang

Para peneliti mulai kontras bagaimana kemiringan sumbu Bumi, juga disebut miring, bervariasi dari waktu ke waktu dengan variasi kemiringan sumbu Mars. Sementara variasi kemiringan planet kita yang ringan sangat bagus untuk iklim yang layak huni dan untuk evolusi, variasi liar kemiringan sumbu Mars mungkin telah membantu menghancurkan atmosfernya, seperti dijelaskan dalam bagian di bawah ini.

Kemudian para peneliti memodelkan Bumi menjadi zona layak huni, atau Goldilocks, di Alpha Centauri AB – tetangga terdekat tata surya kita, sistem biner dengan satu bintang yang disebut "A" dan yang lainnya "B." Setelah itu, mereka memperluas model ke lingkup yang lebih universal.

"Kami mensimulasikan bagaimana jadinya di sekitar binari lain dengan banyak variasi massa bintang, kualitas orbital, dan sebagainya," kata Billy Quarles, peneliti utama studi tersebut dan seorang ilmuwan peneliti di laboratorium Li. "Pesan keseluruhan positif tetapi tidak untuk tetangga terdekat kami."

Alpha Centauri A sebenarnya tidak terlihat buruk, tetapi prospek untuk dinamika sumbu ringan pada exo-Bumi yang dimodelkan di sekitar bintang B sangat buruk. Ini mungkin memadamkan beberapa harapan karena Alpha Centauri AB berjarak empat tahun jauhnya, dan sebuah misi bernama Starshot dengan pendukung nama besar berencana untuk meluncurkan wahana antariksa untuk mencari tanda-tanda kehidupan maju di sana.

Para peneliti menerbitkan studi mereka, yang dipimpin oleh Jack Lissauer dari NASA Ames Research Center, di Jurnal Astrofisika pada tanggal 19 November 2019, dengan judul: "Evolusi Obliquity dari Planet Circumstellar di Binari Stellar seperti Matahari." Penelitian ini didanai oleh Program NASA Exobiology.

Tidak ada exoplanet yang dikonfirmasi di sekitar A atau B; sebuah planet ekstrasurya telah dikonfirmasi di sekitar bintang kerdil merah terdekat Proxima Centauri, tetapi sangat mungkin tidak dapat dihuni.

Bumi? Tepat

Bahkan dengan zaman es dan fase panasnya, kerangka klimatologis Bumi telah tenang selama ratusan juta tahun – sebagian karena dinamika orbital dan kemiringan sumbu yang ringan – memungkinkan evolusi mengambil langkah besar. Dinamika yang sangat beragam, dan dengan demikian iklim, seperti di Mars akan bertahan secara teratur mematikan kehidupan yang maju, menghambat evolusi.

Orbit bumi di sekitar matahari berada pada tanjakan sedikit yang melihat dengan lembut dan sangat lambat melalui presesi kecil, semacam osilasi. Ketika Bumi berputar, ia bergeser posisi relatif terhadap matahari, mengitari sedikit seperti gambar spirograph. Orbit juga memiliki bentuk antara sedikit lebih dan sedikit kurang lonjakan selama periode 100.000 tahun.

Sumbu kemiringan bumi memiliki posisi antara 22,1 dan 24,5 derajat selama 41.000 tahun. Bulan kita yang besar menstabilkan kemiringan kita melalui hubungan gravitasinya dengan Bumi, jika tidak, interkoneksi gravitasi yang bergoyang dengan Merkurius, Venus, Mars, dan Yupiter akan mengejutkan kemiringan kita dengan resonansi.

"Jika kita tidak memiliki bulan, kemiringan Bumi dapat bervariasi sekitar 60 derajat," kata Quarles. "Kami mungkin terlihat seperti Mars, dan presesi porosnya tampaknya telah membantu menguras atmosfernya."

Sumbu Mars 'presesi antara 10 derajat dan 60 derajat setiap 2 juta tahun. Pada kemiringan 10 derajat, atmosfer mengembun di kutub, menciptakan tutup yang mengunci banyak atmosfer di dalam es. Pada 60 derajat, Mars bisa menumbuhkan sabuk es di sekitar khatulistiwa.

Alam semesta? Penuh harapan

Dalam Alpha Centauri AB, bintang B, tentang ukuran matahari kita, dan bintang yang lebih besar, A, mengorbit satu sama lain pada jarak antara Uranus dan matahari kita, yang sangat dekat untuk dua bintang dalam sistem biner. Studi ini memodelkan variasi dari exo-Bumi yang mengorbit salah satu bintang tetapi terkonsentrasi pada orbit Bumi yang dimodelkan di zona layak huni yang berpusat di sekitar B, dengan A menjadi bintang yang mengorbit.

Orbit A sangat elips, lewat dekat dan kemudian bergerak sangat jauh dari B dan mengayunkan gravitasi yang kuat, yang, dalam model, mengalahkan dinamika exo-Earth sendiri. Kemiringan dan orbitnya sangat bervariasi; menambahkan bulan kita ke model tidak membantu.

"Di sekitar Alpha Centauri B, jika kamu tidak memiliki bulan, kamu memiliki poros yang lebih stabil daripada jika kamu memiliki bulan. Jika kamu memiliki bulan, itu adalah berita buruk," kata Quarles.

Bahkan tanpa bulan dan dengan variabilitas sumbu ringan, rumit, evolusi mirip Bumi tampaknya akan mengalami kesulitan pada model exo-Earth yang dimodelkan di sekitar B.

"Efek terbesar yang akan Anda lihat adalah perbedaan dalam siklus iklim terkait dengan seberapa panjang orbitnya. Alih-alih memiliki zaman es setiap 100.000 tahun seperti di Bumi, mereka mungkin datang setiap 1 juta tahun, lebih buruk, dan bertahan lebih lama," Kata Quarles.

Tetapi sepotong harapan untuk kondisi seperti Bumi muncul dalam model: "Orbit planet dan putaran perlu berpresisi tepat relatif terhadap orbit biner. Ada sweet spot kecil ini," kata Quarles.

Ketika para peneliti memperluas model ke sistem biner di alam semesta, kemungkinan variasi miring lembut menggelembung.

"Secara umum, pemisahan antara bintang-bintang lebih besar dalam sistem biner, dan kemudian bintang kedua kurang berpengaruh pada model Bumi. Dinamika gerak planet itu sendiri mendominasi pengaruh lain, dan kemiringan biasanya memiliki variasi yang lebih kecil," Li kata. "Jadi, ini cukup optimis."

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.