Oblaci života (2)

 

Kao što sam naznačio i u naslovu, na ovom blogu, već sam preneo vest o potencijalno krucijalnoj ulozi oblaka u stvaranju uslova neophodnih za nastanak i razvoj života (po našem trenutnom razumevanju, temperature koje dozvoljavaju postojanje tečne vode na površini planete) u članku nazvanom Oblaci života. Sada, dalja istraživanja, i to posebno putem kompjuterskih simulacija donele su do nekih novih zaključaka, čiju ćemo tačnost moći praktično da proverimo tek sa puštanjem u rad sledeće generacije teleskopa koji će omogućiti direktno slikanje egzoplaneta, i pravljenje njihovih temperaturnih mapa.
Do sada, pitanje postojanja oblaka i njihove bitne uloge za nastanak i održanje života bilo je vezano za spekulacije vezane za gravitaciono zaključane crvene patuljke, planete M klase, gde su naučnici pretpostavili da bi fokus sunca na jednoj strani mogao da dovede do stvaranja visokoreflektivnih oblaka na velikim visinama koji bi efektivno snižavali temperaturu planete, čineći je naseljivom.
Nova studija bavi se sličnim pitanjem, ali za potrebe kompjuterske simulacije, postavljeno je jedno drugo pitanje- postoji li mehanizam koji bi omogućio planetama koje su po masi slične Zemlji i koje se nalaze u orbiti oko zvezde nalik Suncu (stelarna klasa G) da se nađu s toplije strane naseljive zone, a zadrži temperature koje će omogućiti postojanje tečne vode?
Analizirajući rezultate simulacije sa različitim varirajućim faktorima (od kojih je ključna brzina rotacije planeta) pokazale su da prisustvo velike količine oblaka zaista može omogućiti planeti da se nađe daleko bliže zvezdi, a da njena temperatura ostane u prihvatljivim granicama.
Naime, kompjuterska simulacija je pokazala da planete približno Zemljine veličine mogu razviti dovoljno oblaka da reflektuju višak svetlosti koji planeta dobija od zvezde i tako efektivno sniziti prosečnu temperaturu (i količinu dobijene energije). Praktično, to znači da ukoliko se planeta nalazi bliže zvezdi i tako izlazi izvan naseljive zone, postoji mogućnost da ukoliko su drugi uslovi zadovoljeni, ipak bude naseljiva.
Količina i raspored oblaka određeni su u najvećoj meri cirkulacijom atmosfere, koja je s druge strane, povezana i uslovljena brzinom rotacije planete. Naime, kod planeta koje se okreću oko svoje ose daleko sporije nego Zemlja, doćiće do veće temperaturne razlike između dnevne i noćne strane (na planeti sa sporijom rotacijom, jedan dan bi mogao da traje koliko nekoliko zemaljksih, pa čak i koliko zemaljska godina). Dakle, sporija rotacija planete dovešće do snažnije cirkulacije atmosfere.
S druge strane, prilikom rotacije planete, atmosfera se takođe okreće, a brzina rotacije određuje na koji način ona to čini- pojava objašnjena Koriolisovim efektom (Coriolis effect). Kod bržih rotacija, atmosfera će težiti razdvajanju u distinktivne regije, koje će imati svoje vazdušne struje i biti raspoređene uglavnom paralelno sa ekvatorom. Kod sporijih rotacija, Koriolisov efekat biće slabiji, tako da se atmosfera neće razdvajati u distinktivne regije, već će, naprotiv, težiti da ostane relativno ujednačena.

Klikni za uvećan prikaz- grafički prikaz prisustva oblaka i vlažnosti vazduha na dve hipotetičke planete iz modela.

Za potrebe kompjuterskih simulacija koje su bile osnova za ovo istraživanje, naučnici su izgradili nekoliko "virtualnih planeta", modela koji se baziraju na nekim karakteristikama Zemlje (masa i prečnik), ali sa varijabilnim brzinama rotacije- od dvostruko brže od Zemlje, do 365 puta sporije (jedan dan te hipotetičke planete trajao bi 365 zemaljskih dana). Varijacije u količini svetlosti koju planeta dobija (uz pretpostavku zvezde nalik Suncu) varirale su između 2.5 i 0.25 puta Zemljine stvarne količine dobijene svetlosti.
Kako oblaci nastaju isparavanjem vode, koja se uzdiže u atmosferu u obliku vodene pare, i potom kondenzuje, substelarna tačka (područje u kome je planeta okrenuta zvezdi) prilikom sporije rotacije biva duže izložena suncu, dovodeći do primetnijeg isparavanja i uzdizanja toplog, vlažnog vazduha, a potom, kondenzacije u atmosferi. Na taj način, na substelarnoj tački, oblaci bi bili prisutni do 90% vremena, reflektujući na taj način veliki deo sunčeve svetlosti i snižavajući temperaturu. U konačnim rezultatima simulacije, pokazalo se da planete koje rotiraju brzinom oko 100 puta manjom od Zemlje (ili sporije) mogu dovoljno smanjiti Koriolisov efekat, tako da se atmosfera ne razlaže u distinktivne regije, već ostaje kompaktna, omogućavajući tako zadržavanje velike količine oblaka. Dakle, čini se da udaljenost od zvezde nije jedini faktor koji može uticati na njenu naseljivost. Upravo ova studija pokazuje da čak i ukoliko planeta prelazi toplu granicu svoje naseljive zone, spora rotacija koja uzrokuje veću oblačnost, a time veću reflektivnost i nižu temperaturu, mogu nadoknaditi nedostatke uzrokovane naizgled nepovoljnim položajem planete u sistemu.
Ipak, ova studija sa sobom nosi još nešto izvan implikacija vezanih za egzoplanete. Ukoliko se ovi modeli pokažu kao ispravni, a hipoteza kao tačna, njena snažna implikacija ukazaće nam na još jedan deo istorije našeg solarnog sistema. Naime, sa masom i veličinom sličnim Zemlji, užom orbitom i rotacijom oko 240 puta sporijom od Zemlje, čini se da Venera savršeno odgovara hipotetičkim planetama iz simulacije. Postoji samo jedan problem- umesto plave planete skrivene belim oblacima, Venera pretstavlja užarenu pustinju sa atmosferom otrovnih gasova i temperaturama od preko 400 stepeni celzijusa. O čemu se radi?
Ukoliko se pomenuti model pokaže kao tačan, to će biti konačna potvrda hipoteze da je Venera nekada rotirala znatno brže- između 10 i 100 sporije od Zemlje, što u njenom konkretnom slučaju ne bi bilo dovoljno sporo da zaustavi proces zagrevanja. Ipak, uz odsustvo velikog meseca koji bi na nju uticao, Venerino usporavanje za sada ostaje u domenu spekulacija, među kojima se kao najverovatniji uslov navodi sudar sa drugim nebeskim telom- velikim asteroidom ili kometom. Mada, postoji i hipoteza da su drugi faktori doveli do njenog zagrevanja, poput niza erupcija vulkana na globalnom nivou, ili neke druge forme globalne katastrofe. Ipak, konačan odgovor još je otvoreno pitanje.
Ovo istraživanje, ukoliko se pokaže kao tačno nosiće snažne implikacije. Ovo bi moglo da bude otkriće prvog mehanizma kojinaše shvatanje naseljive zone drastično menja, odvajajući je od samo jednog faktora- razdaljine, pokazujući nam da se sklop koji omogućava nastanak i razvoj života može uspostaviti na mnogo različitih načina, a da je delikatna ravnoteža u kojoj se nalazi Zemlja samo jedna od mogućih kombinacija.

Izvori:
Space.com