Czy planeta K2-18b jest zamieszkiwana przez żywe organizmy

Astrofizycy z uniwersytetu w Cambridge odkryli „silne przesłanki” świadczące o możliwości istnienia żywych organizmów w oceanie planety K2-18b, położonej w odległości 124 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Lwa – poinformował brytyjski dziennik „The Telegraph”.

Pierwsze oznaki istnienia obcego świata

.Zdaniem naukowców atmosfera egzoplanety K2-18b najprawdopodobniej zawiera wielkie ilości siarczku dimetylu, związku chemicznego wytwarzanego wyłącznie przez organizmy żywe, takie jak fitoplankton morski.

Astrofizycy z Cambridge opisali odkrycie jako „wielki, przełomowy moment” i najsilniejszą dotychczas wskazówkę, świadczącą, że poza Ziemią istnieje życie.

Profesor Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Cambridge powiedział: „Nie ma poza życiem mechanizmu, który mógłby wyjaśnić to, co widzimy. Przy uwzględnieniu wszystkich znanych nam informacji o tej planecie (wydaje się, że) scenariuszem najlepiej pasującym do danych jest świat z oceanem pulsującym życiem. (…) To, co teraz widzimy, to pierwsze oznaki istnienia obcego świata, który prawdopodobnie jest zamieszkany, a to jest przełomowy moment”.

K2-18b jest ok. 2,6 razy większa od Ziemi – przypomniał dziennik. Uważa się, że na planecie istnieje bogata w wodór atmosfera i ogromny ocean, a temperatura jest nieznacznie wyższa od ziemskiej. Wcześniejsze obserwacje wykazały obecność metanu i dwutlenku węgla w atmosferze. Choć również i one mogą być oznakami życia, to obie te substancje chemiczne powstają także w wyniku procesów naturalnych, jak aktywność wulkaniczna.

Sygnał chemiczny z planety K2-18b

.Naukowcy badający planetę poszukiwali konkretnych biomarkerów za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Jak twierdzi brytyjski dziennik, byli „zaszokowani”, gdy odkryli sygnał chemiczny i spędzili ostatni rok próbując obalić swoje odkrycie i „sprawić, by sygnał zniknął”.

Profesor Madhusudhan ocenił, że odkrycie może być „punktem zwrotnym, w którym nagle będziemy w stanie odpowiedzieć na fundamentalne pytanie, czy jesteśmy we wszechświecie sami”.

Dr Ian Whittaker, specjalista fizyki kosmicznej z Nottingham Trent University, ostrzegł, że choć badanie zostało przeprowadzone z zachowaniem naukowych rygorów, to „sama obecność tych cząsteczek i fakt, że na egzoplanecie mogą istnieć warunki dla atmosfery zawierającej wodór i ocean wody w stanie płynnym nie musi oznaczać, że na planecie powstało lub może powstać życie”.

W jaki sposób powstają gwiazdy?

.Kluczowe w procesie narodzin gwiazdy są mgławice. Jest to obłok pyłu i gazu, w którym dochodzi do formowania się gwiazd. We wczesnych fazach gaz pozostaje praktycznie niewzbudzony i zauważalny jedynie w podczerwieni. Gwiazdy dzięki kolapsowi grawitacyjnemu narodziły się z materii i powoli ją rozdmuchują, emitując specyficzną formę wiatru. Tracą materię, która odsuwa od nich gaz.

Mgławica M16 w gwiazdozbiorze Orła ma pyłowe kolumny („kolumny stworzenia”), które są miejscem powstawania gwiazd. Możemy wykonywać zdjęcia najdrobniejszych szczegółów takich mgławic i w skali roku obserwować zmiany, które w niej zachodzą. Najczęściej obrazy takiego procesu obserwujemy w świetle widzialnym, jednak astronomowie mają do badania znacznie większą paletę promieniowania elektromagnetycznego. Jednym z odcieni tej palety jest podczerwień. Za jej sprawą możemy przeniknąć przez wszystkie struktury pyłowe, co pozwala nam na dokładniejsze obserwowanie obszarów narodzin gwiazd.

W fazie typu T Tauri początkowo materia krąży po orbicie nowo narodzonej gwiazdy. Silne pole magnetyczne prowadzi do spadania materii na powierzchnię gwiazdy, co powoduje emisję bardzo silnego promieniowania rentgenowskiego. Taka gwiazda nie byłaby przyjazna dla planet, które znalazłyby się zbyt blisko.

Wjądrze gwiazdy promieniowanie jest ekstremalnie energetyczne i charakteryzuje się bardzo silnym natężeniem. W pewnym momencie życia gwiazdy okazuje się, że samo świecenie nie wystarcza na transport energii z jądra w kierunku jej powierzchni. Na tym etapie pojawia się konwekcja. Możemy wyobrazić sobie to na przykładzie. Podgrzewając garnek z wodą, możemy zaobserwować komórki konwekcyjne – bąble, które nieustannie mieszają się ze sobą. Gdyby konwekcja nie następowała, dno garnka by się przypaliło, bo samo przewodnictwo ciepła nie dałoby rady odprowadzić energii.

Konwekcja występuje także w gwieździe. Samo przewodnictwo za pośrednictwem promieniowania nie jest w stanie przemieszczać ogromnej energii, której dostarczają reakcje termojądrowe. Gaz zaczyna wykonywać ruchy okrężne. Na dole jest gorętszy, wznosi się, oddając swoją energię na powierzchni gwiazdy, a następnie ochłodzony opada. Gwiazda posiada więc dwie wyraźne warstwy: promienistą, gdzie zachodzą produkcja i przenoszenie energii, a także konwektywną.

Nie wszystkie gwiazdy zbudowane są tak samo. Mała gwiazda, posiadająca masę mniejszą niż połowa masy Słońca, jest w pełni konwektywna. Znacznie przedłuża to jej życie, ponieważ dostarcza ona sobie nowego paliwa w postaci wodoru. W gwiazdach masywniejszych niż półtorej masy Słońca tendencje się odwracają. Ilość energii generowanej w jądrze jest tak duża, że nawet promieniowanie nie daje rady z jej wyprowadzaniem. Wówczas to jądro jest konwektywne, a otoczka jest promienista.

W gwiazdach zachodzą dwie zasadnicze reakcje: PP i CNO. Typ PP, czyli proton-proton, obejmuje proces łączenia czterech jąder wodoru w jedno jądro helu. W ten sposób produkowana jest energia. W gwiazdach masywniejszych występuje cykl CNO (węgiel-azot-tlen). Te trzy pierwiastki pełnią funkcję katalizatora. Podczas reakcji ich liczba się nie zmienia, jednak podobnie jak w łańcuchu PP, cztery jądra wodoru dostarczają jedno jądro helu. Cykl PP dostarcza więcej energii niż cykl CNO w przypadku Słońca, jednak w masywniejszych gwiazdach jest odwrotnie.

W naszej galaktyce mamy ogromną liczbę gwiazd. Jeśli posortujemy je od lewej do prawej według koloru, który świadczy o temperaturze, a więc po lewej gwiazdy niebieskie (gorące), po prawej czerwone (chłodne), a także od góry do dołu według mocy promieniowania, czyli jasności, otrzymamy diagram Hertzsprunga-Russela. Gwiazdy tak posortowane ułożą się w linię, którą nazywamy ciągiem głównym. Wszystkie one osiągnęły etap „spalania” wodoru.

Kiedy gwiazda traci wodór, stopniowo staje się coraz większa, chłodniejsza i świeci mocniej. Jest to droga zwana gałęzią czerwonych olbrzymów. Kiedy wyczerpie się wodór, w gwieździe powstanie jądro helu. W sytuacji braku energii zaczyna się kurczyć, a więc zapadać. Zwiększa się także siła grawitacji gwiazdy. Pozostałości wodoru aktywują cykl PP, co na chwilę daje gwieździe drugie życie. Olbrzymia energia ogrzewa kolejne warstwy gwiazdy, która dynamicznie się rozszerza. Ten proces jednak nie może trwać w nieskończoność. Ściśnięcie jądra wywołuje błysk helowy, gwiazda zapala hel i przez chwilę staje się bardzo gorąca, jednocześnie zmniejszają się jej gęstość i rozmiary. Hel jednak także się wyczerpuje i wskutek spalania zamienia się w węgiel oraz tlen. Na tym etapie życia gwiazda ma rozmiar od 1 do 2 jednostek astronomicznych. Dla porównania – gdyby to było Słońce, nasza planeta zostałaby już przez nie pochłonięta, a nawet jeśli nie, całe życie na Ziemi wyparowałoby razem z morzami i oceanami.

Tekst dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/piotr-kolaczek-szymanski-jestesmy-dziecmi-gwiazd/

PAP/MB