Bir gezegenin habitability bir kapasitesinin ölçüsüdür astronomik vücudunun geliştirmek ve yerleştirmek için hayat . Dolayısıyla bu kavram özellikle hem gezegenler hem de onların doğal uyduları için kullanılabilir .
Karasal biyoloji çalışmasından elde edilen bilgilere göre , yaşamın sürdürülmesi için gerekli elementler, yaşamın kökenini desteklemek için farklı modellerin önerildiğini bilerek, hareket ettirilebilir madde ile birleştirilmiş bir enerji kaynağıdır . Bununla birlikte, "yaşamı barındırma olasılığı" olarak yaşanabilirlik kavramı, doğası gereği karasal biyolojik koşullarla karşılaştırma ile sınırlıdır; bu, jeofizik , jeokimyasal ve astrofizik doğanın diğer birkaç kriterine saygı duyulduğunu ima eder . Dünya dışı yaşamın varlığı bilinmediği sürece , bir gezegenin yaşanabilirliği, büyük ölçüde, Güneş Sistemi içindeki yaşamın gelişimi için elverişli görünen karasal koşulların ve genel özelliklerin bir tahmininden ibarettir . Olarak , özellikle, bir sıvı su , bir için bir temel element olarak kabul edilir uygulanabilir ekosistem . Bu alandaki araştırmalar, bu nedenle hem altına düştüğünde gezegenbilim ve Astrobiyoloji .
Dünya dışındaki gezegenlerin yaşamı barındırabileceği fikri eskidir. Tarih boyunca tartışma kadar olmuştur Felsefi olarak bilimsel . Sonu XX inci yüzyılın iki büyük keşiflerin sahne oldu. Her şeyden önce, Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin ve uyduların sondaları ile gözlem ve keşif, yaşanabilirlik kriterlerini ve Dünya ile diğer gök cisimleri arasındaki jeofizik karşılaştırmaları tanımlamayı mümkün kılan temel bilgileri sağladı. Öte yandan 1995 yılında başlayan ve o zamandan bu yana hızlanan güneş dışı gezegenlerin keşfi ikinci önemli dönüm noktası oldu. Güneş'in gezegenleri barındıran tek yıldız olmadığını ve yaşanabilirlik araştırmalarının kapsamını Güneş Sistemi'nin ötesine genişlettiğini doğruladı .
“Bir gezegenin yaşanabilirliği” kavramını tanımlamak, yıldızların incelenmesiyle başlar . Bir gezegenin yaşanabilirliği büyük ölçüde onu barındıran gezegen sisteminin (ve dolayısıyla yıldızın) özelliklerine bağlıdır. Sırasında Phoenix projesinde ait SETI programı , bilim adamları Margaret Turnbull ve Jill Tarter kavramını geliştirdi HabCat içinde (yaşanabilir yıldız sistemlerinin Kataloğu için) 2002 . Katalog, Hipparcos kataloğundan Dünya'ya en yakın 120.000 yıldızın çıkarılmasıyla oluşturulmuştur . Ardından, daha kesin bir seçim 17.000 HabStar'ı izole etmeyi mümkün kıldı . Kriter seçimi, yaşanabilir gezegenleri barındırmak için hangi astrofiziksel özelliklerin gerekli olduğunu anlamak için iyi bir başlangıç noktasıydı .
Tayf sınıfı , bir yıldızın gösterir sıcaklığı arasında fotosfere için, ana dizi yıldızlı kütleleriyle ilgilidir. Şu anda hayat barındıran sistemleri (barındırma kapasitesine sahip yıldızlar için uygun spektral aralık tahmin edilmektedir HabStars ) sınıfının "başından itibaren ise F " veya " G " orta için " K ". Bu, 7.000 K'nin biraz üzerinde ile 4.000 K'nin biraz üzerinde arasında değişen sıcaklıklara karşılık gelir. G2 sınıfının bir yıldızı olan Güneş, bilerek bu alanın ortasındadır. Bu tür yıldızların, gezegenlerin yaşanabilirliği açısından önemli olan bir takım özellikleri vardır:
Bu yıldızlar ne "çok sıcak" ne de "çok soğuk" ve yaşamın ortaya çıkması için yeterince uzun süre yanıyorlar. Bu yıldız türü muhtemelen galaksimizdeki yıldızların %5 ila %10'unu oluşturur . Öte yandan, daha az parlak yıldızların, yani K sınıfının sonu ile M sınıfı ( kırmızı cüceler ) arasındaki yıldızların da yaşanabilir gezegenlere ev sahipliği yapıp yapmayacağının bilinmesi sorusu açık kalıyor. Ancak bu çok önemlidir, çünkü yıldızların çoğu bu türdendir.
Yaşanabilir bölge ( İngilizce HZ ), yıldızın yakınında, mevcut tüm gezegenlerin yüzeylerinde sıvı su bulunabileceği teorik bir alandır. Bir enerji kaynağından sonra, sıvı su, büyük ölçüde Dünya'da oynadığı rol nedeniyle yaşam için en önemli unsur olarak kabul edilir. Bunun yalnızca karasal türlerin suya bağımlılığından kaynaklanan bir yanlılığın yansıması olması mümkündür. Suyun bulunmadığı gezegenlerde (örneğin, amonyak içinde ) yaşam formları keşfedilmiş olsaydı, yaşanabilir bölge kavramının radikal bir şekilde gözden geçirilmesi ve hatta çok kısıtlayıcı olduğu için tamamen atılması gerekirdi.
"Sabit" bir yaşam alanının iki özelliği vardır. İlk olarak, konumu zamanla biraz değişmelidir. Yıldızların parlaklığı yaşlandıkça artar ve belirli bir yaşanabilir bölge yıldız ilerledikçe yıldızdan uzaklaşır. Bu göç çok hızlıysa (örneğin, süper kütleli bir yıldız için), gezegenler yalnızca çok kısa bir süre için yaşanabilir bölgede bulunurlar ve bu da orada yaşamın gelişme olasılığını büyük ölçüde azaltır. Yaşanabilir bölgeyi ve yıldızın ömrü boyunca yer değiştirmesini belirlemek çok zordur: karbon döngüsünden kaynaklananlar gibi geri bildirimler , parlaklıktaki artışın etkisini telafi etme eğilimindedir. Dolayısıyla, yıldızın evrimi gibi, atmosferik koşullar ve gezegenin jeolojisi hakkında yapılan varsayımlar, yaşanabilir bir bölgenin hesaplanmasında çok büyük bir etkiye sahiptir. Böylece, Güneş'in yaşanabilir bölgesini hesaplamak için önerilen parametreler, bu kavram geliştikçe büyük ölçüde değişmiştir.
O zaman, yaşanabilir bölgenin içinde veya yakınında dev bir gaz gezegeni gibi büyük bir kütle gövdesi bulunmamalıdır: varlığı karasal gezegenlerin oluşumunu engelleyebilir . Örneğin Jüpiter , şu anda Venüs ve Dünya'nın yörüngeleri arasında bulunan bölgede ortaya çıkmış olsaydı , bunlar muhtemelen oluşamazlardı ( bu gezegenin bir uydusu olması dışında ). Bir zamanlar bilim adamları , iç yörüngelerdeki karasal gezegen - dış yörüngelerdeki gaz devi gezegenler kombinasyonunun norm olduğunu varsayarken , son zamanlarda güneş dışı gezegen keşifleri bu hipotezle çelişmiştir. Birçok dev gaz gezegeni (sıcak Jüpiter) yıldızlarına yakın yörüngelerde bulundu ve olası yaşanabilir bölgeleri yok etti. Eksantrik yörüngeleri olan ve yıldıza yakın büyük gezegenleri bulmak diğerlerinden daha kolay olduğundan, güneş dışı gezegenlerle ilgili mevcut veriler muhtemelen taraflıdır. Bugüne kadar, hangi tür gezegen sisteminin en yaygın olduğunu belirlemek henüz mümkün olmamıştır .
Tüm yıldızlar parlaklıkta farklılıklar yaşar, ancak bu dalgalanmaların büyüklüğü yıldızdan yıldıza çok farklıdır. Yıldızların çoğu nispeten sabittir, ancak önemli bir azınlık değişkendir ve genellikle parlaklıkta ani ve yoğun artışlar gösterir. Sonuç olarak, yörüngedeki cisimler tarafından alınan radyasyon enerjisi miktarı keskin bir şekilde değişir. Bu nedenle ikincisi, enerji akışlarındaki güçlü değişikliklerin organizmaların hayatta kalması üzerinde olumsuz bir etkisi olacağı sürece, yaşamı karşılama yeteneğine sahip gezegenlere ev sahipliği yapmak için zayıf adaylardır. Örneğin, belirli bir sıcaklık aralığına adapte olmuş canlılar, büyük sıcaklık değişimlerinde hayatta kalmayı muhtemelen zor bulacaktır. Ek olarak, ışık patlamalarına genellikle büyük dozlarda gama ışınları ve X-ışınları emisyonu eşlik eder , bunlar ölümcül olabilen radyasyonlardır. Atmosfer gezegen bu etkileri ortadan olabilir (güneş parlaklığı% 100 artış ya da bir iki katına , yalnızca bir birincil artış anlamına "sadece" ~ 20 yeryüzündeki (kesin) sıcaklık%, ya da ~ 50 ° C ), ancak bu tür gezegenlerin atmosferlerini koruyamamaları da mümkündür, çünkü tekrar tekrar vuran güçlü radyasyon onu dağıtabilir.
Güneş bu tür bir değişimi bilmez: Güneş döngüsü sırasında minimum ve maksimum parlaklıklar arasındaki fark yaklaşık %0,1'dir. Güneş'in parlaklığındaki değişikliklerin, küçük olmasına rağmen, tarihsel dönem boyunca Dünya'nın iklimi üzerinde önemli bir etkisi olduğuna dair önemli (ve tartışmalı) kanıtlar vardır . Küçük Buz Çağı uzun bir süre boyunca güneş ışığına düşüşe sebep olmuş olabilir. Bu nedenle, bir yıldızın parlaklıktaki değişikliklerinin yaşanabilirliği etkilemesi için bir değişken yıldız olması gerekli değildir. Bilinen güneş analogları arasında Güneş'e en çok benzeyeni 18 Scorpii'dir . İki yıldız arasındaki en büyük fark, 18 Akrep'ten çok daha büyük olan güneş döngüsünün genliğidir ve bu, yörüngesinde yaşamın gelişme olasılığını önemli ölçüde azaltır.
Bir yıldızda en bol bulunan elementler her zaman hidrojen ve helyum ise , içerdikleri metalik elementlerin (astronomide "metal" olarak adlandırılır veya helyumdan daha ağır olan herhangi bir element "metalik" olarak nitelendirilir) miktarında büyük farklılıklar vardır. . Bir yıldızdaki yüksek oranda metal, ilk gezegen öncesi diskte bulunan ağır elementlerin miktarına karşılık gelir . Güneş bulutsuları içinde gezegen sistemlerinin oluşumu teorisine göre , yıldızdaki az miktarda metal, çevresinde gezegen oluşma olasılığını önemli ölçüde azaltır. Metaller açısından fakir bir yıldızın etrafında oluşan herhangi bir gezegen muhtemelen düşük kütleye sahiptir ve bu nedenle yaşam için elverişsiz olacaktır. Ötegezegenlerin bulunduğu sistemlerin spektroskopik çalışmaları , yüksek düzeyde metaller ile gezegenlerin oluşumu arasındaki ilişkiyi doğrulamaktadır: "Gezegenleri olan veya en azından şu anda bulduklarımıza benzer gezegenleri olan yıldızlar, metaller açısından, metal içermeyen yıldızlardan açıkça daha zengindir. bir gezegen arkadaşı ”. Metalikliğin etkisi, yaşanabilir yıldızların potansiyel yaşı konusunda ayırt edicidir: Evren tarihinin başlangıcında oluşan yıldızlar, düşük metal seviyelerine ve buna karşılık gelen gezegen arkadaşlarını karşılama olasılığına sahiptir.
Mevcut tahminler, yıldızların en az yarısının , yaşanabilirlik kavramının tanımlanmasını ciddi şekilde karmaşıklaştıran ikili sistemlerde olduğunu göstermektedir . Bir ikili sistemin iki yıldızı arasındaki mesafe, bir astronomik birim ile birkaç yüz arasındadır. Eğer iki yıldız arasındaki mesafe büyükse, ikinci yıldızın birinci yıldızın etrafında dönen bir gezegen üzerindeki yerçekimi etkisi ihmal edilebilir: yörüngesi kuvvetli bir şekilde eksantrik olmadıkça yaşanabilirliği değişmez ( örneğin Nemesis hipotezine bakınız ). Ancak, iki yıldız birbirine daha yakın olduğunda, gezegenin sabit bir yörüngesi olamazdı. Bir gezegen ile ana yıldızı arasındaki mesafe, iki yıldız arasındaki minimum mesafenin beşte birini aşarsa, gezegenin yörünge kararlılığı garanti edilmez. Yerçekimi kuvvetleri gezegenlerin oluşumuna müdahale edebileceğinden, gezegenlerin ikili bir sistemde oluşabileceği kesin değildir. Tarafından Teorik çalışma Alan Boss arasında Carnegie Enstitüsü gaz devleri yalnız yıldızların etrafında kendi oluşumuna benzer bir şekilde ikili sistemlerde yıldızlı etrafında oluşabilir göstermiştir.
Güneş'e en yakın yıldız olan Alpha Centauri , yaşanabilir gezegenler aranırken ikili yıldızların rutin olarak devre dışı bırakılmaması gerektiğini vurguluyor. Centauri A ve B'nin minimum 11 AU (ortalama 23 AU) mesafesi vardır ve her ikisinin de sabit yaşam alanları olmalıdır. Bu sistemdeki gezegenlerin uzun vadeli yörünge kararlılığının bir simülasyonu, iki yıldızdan birinden yaklaşık 3 AU uzaklıkta bulunan gezegenlerin sabit bir yörüngede kalabileceğini göstermektedir (yani, yarı ana eksen %5'ten daha az sapma gösterir). Centauri A'nın yaşanabilir bölgesi en az 1,2 ila 1,3 AU ve Centauri B'ninki 0,73 ila 0,74 AU olacaktır.
Yaşanabilir gezegenler hakkında yapılan temel varsayım, onların tellürik olduklarıdır . Kütlesi Dünya ile aynı büyüklükte olacak bu tür gezegenler, esas olarak silikatlardan oluşur ve gaz halindeki gezegenler gibi hidrojen ve helyumun dış gaz halindeki katmanlarını tutmaz. Gaz devi bulutlarının üst katmanlarında yaşayacak bir yaşam formu, katı bir yüzeyin yokluğu göz önüne alındığında bu olası görülmese de, bu nedenle homeostazı koruyan sabit bir ortam , yerçekimi büyük bir engel değildir. Öte yandan, bu tür gezegenlerin doğal uyduları yaşamı çok iyi barındırabilir; ancak, elverişsiz bir kütle özelliği sergiliyor olabilirler: Mars'ın kütlesine nadiren ulaşabilir ve onu geçebilirler (bkz. Kütle bölümü ).
Yaşamı desteklemesi muhtemel ortamları analiz ederken, genellikle bakteri ve arke gibi tek hücreli organizmaları daha karmaşık hayvan yaşam formlarından ayırır . Herhangi bir varsayımsal filogenetik ağaçta tek hücrelilik zorunlu olarak çok hücrelilikten önce gelir ve tek hücreli organizmaların ortaya çıkması mutlaka daha karmaşık yaşam formlarının ortaya çıkmasına yol açmaz. Aşağıda listelenen gezegen özellikleri yaşam için gerekli kabul edilir, ancak her durumda bir gezegenin yaşanabilirlik koşulları, bitkiler ve hayvanlar gibi çok hücreli organizmalar için tek hücreli yaşamdan daha kısıtlayıcı olacaktır.
Düşük kütleli gezegenler, iki nedenden dolayı yaşama ev sahipliği yapmak için zayıf adaylar olacaktır. Her şeyden önce, daha zayıf yerçekimi , atmosferlerini daha zayıf hale getirme eğilimindedir . Yaşamı oluşturan moleküllerin , güneş rüzgarı veya bir çarpışma ile hareket ettirildiğinde salınma hızına ulaşma ve uzaya fırlatılma olasılığı çok daha yüksektir . İnce atmosfere sahip gezegenler, ilk biyokimya için yeterli malzemeye sahip olmayacak , çok az izolasyona sahip olacak ve yüzeyleri boyunca zayıf ısı transferine sahip olacaklardı (örneğin, ince atmosferi ile Mars , Dünya'nın Güneş'ten aynı uzaklıkta olacağından daha soğuktur) ve yüksek frekanslı radyasyona ve meteoroidlere karşı daha az koruma . Ek olarak, daha küçük gezegenler daha küçük bir çapa sahiptir ve dolayısıyla daha büyük kuzenlerinden daha büyük yüzey-hacim oranlarına sahiptir. Bu tür cisimler, oluşumlarından sonra enerjilerinin çok daha hızlı kaçtığını görme eğilimindedir ve bu nedenle çok az jeolojik aktiviteye sahiptir. Yüzeye yaşamı sürdüren elementler ve atmosfere sıcaklık düzenleyici moleküller ( karbondioksit gibi ) sağlayan volkanlar , depremler ve tektonik aktiviteye sahip değillerdir .
"Düşük kütle" terimi yalnızca görecelidir: Dünya, Güneş Sistemi'ndeki dev gezegenlerle karşılaştırıldığında düşük kütle olarak kabul edilir, ancak karasal gezegenlerin en büyüğü, en büyük ve yoğun olanıdır. Yerçekiminin atmosferini tutması ve sıvı çekirdeğinin aktif ve sıcak kalmaya devam etmesi için yeterince büyüktür, böylece yüzeyde jeolojik aktivite oluşturur ( gezegenin kalbindeki radyoaktif elementlerin çürümesi diğer ısı kaynağıdır. gezegenler). Aksine Mars, neredeyse (veya belki de tamamen) hareketsizdir ve atmosferinin çoğunu kaybetmiştir. Bu nedenle, bir gezegenin yaşanabilir olması için minimum kütlesinin Mars ile Dünya'nınki (veya Venüs ) arasında, ≥ 1/2 Dünya kütlesi (?) arasında bir yerde olduğu görülüyor .
Bununla birlikte, bu kural istisnaları kabul edebilir: Jüpiter'in karasal gezegenlerden daha küçük bir uydusu olan Io , Jovian yerçekimi etkisinin yarattığı stresler nedeniyle volkanik bir aktiviteye sahiptir. Komşusu Avrupa , Jovian yerçekimi alanının yarattığı enerji ve Io ve Ganymede ile etkileşimler nedeniyle buzlu yüzeyinin altında sıvı bir okyanus barındırabilir . Farklı nedenle, biri için Satürn uyduları , Titan , belirli bir ilgi konusudur: kalın bir atmosfer muhafaza ve biyokimyasal reaksiyonlar mümkündür sıvı metan yüzeyinde. Bu uydular istisnadır, ancak kütlenin yaşanabilirlik açısından ayrımcı olarak değerlendirilmemesi gerektiğini kanıtlarlar. Ayrıca ne aradığımızı da belirtmeliyiz; teknolojik bir uygarlığa yol açabilecek yaşam (lar), mikrobiyal, çok hücreli veya karmaşık hayvan olasılığı.
Son olarak, büyük bir gezegen muhtemelen demirden oluşan büyük bir çekirdeğe sahip olacaktır. İkincisi , gezegeni güneş rüzgarından koruyan, yokluğunda gezegen atmosferini "aşındırmaya" ve canlı varlıkları iyonize parçacıklarla bombalamaya meyilli olan bir manyetik alan yaratır . Manyetik alanın varlığının belirlenmesinde dikkate alınması gereken tek unsur kütle değildir. Gezegenin çekirdeğinde bir dinamo etkisi yaratacak kadar hızlı bir dönme hareketi de olmalıdır .
Diğer kriterlerde olduğu gibi , bir gezegenin yaşanabilir olması için yörüngeleri ve dönüşü için istikrar gerekli olacaktır . Daha yörünge basıklık gezegen yüzeyindeki sıcaklık dalgalanması büyük. Uyum sağlamalarına rağmen, canlı organizmalar, özellikle gezegendeki ana biyotik çözücünün (Dünyada, l 'su) hem kaynama noktasını hem de erime noktasını kapsıyorsa, çok fazla varyasyona dayanamazlar . Örneğin, gezegenimizin okyanusları (kısmen de olsa) buharlaşıp donmuş olsaydı, bildiğimiz hayatın orada evrimleşmiş olabileceğini hayal etmek zor olurdu. Dünyanın yörüngesi onun tuhaflığı 0.02'den az olması, neredeyse dairesel olduğunu. Güneş Sistemindeki diğer gezegenler ( Merkür hariç ) benzer eksantrikliklere sahiptir. Güneş dışı gezegenlerin eksantriklikleri hakkında toplanan veriler çoğu araştırmacıyı şaşırttı: %90'ının Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerinkinden daha büyük eksantriklikleri var, ortalama 0.25. Bu özellik, basit bir gözlem yanlılığından kaynaklanıyor olabilir, çünkü güçlü bir eksantriklik, yıldızın salınımını arttırır ve dolayısıyla gezegenin tespitini kolaylaştırır.
Bir gezegenin kendi dönme ekseni etrafındaki hareketi, yaşamın gelişme şansına sahip olması için kuşkusuz belirli özelliklere saygı göstermelidir.
Ay , dönme ekseninin eğimini dengeleyerek Dünya'nın iklimini düzenlemede çok önemli bir rol oynuyor gibi görünüyor . Eğimi kaotik bir harekete sahip olacak bir gezegenin yaşamı barındıramayacağı öne sürülmüştür: Ay boyutunda bir uydu yalnızca yararlı olmakla kalmaz, aynı zamanda yaşanabilirliği sağlamak için de gerekli olabilir. Ancak bu tez tartışmalıdır.
Genel olarak, tüm dünya dışı yaşamın , Dünya'nınkiyle aynı kimya üzerine inşa edilmesi gerektiğine inanılır : bu, karbon şovenizminin ortaya çıkan tezidir . Dünyadaki yaşam için en önemli dört element ( karbon , hidrojen , oksijen ve nitrojen ) aynı zamanda Evrende en bol bulunan dört reaktif kimyasal elementtir . Gerçekte, bu tür basit prebiyotik moleküller, amino asitler , bulunmuştur meteoritlerde ve yıldızlar arası boşlukta . Kütle olarak, bu dört element karasal biyokütlenin yaklaşık %96'sını oluşturur . Karbon atomları, birbirleriyle kimyasal bağlar kurma ve büyük, karmaşık yapılar oluşturma konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir ve bu da onları canlıları oluşturan karmaşık mekanizmaların temeli olmaları için ideal kılar. Oksijen ve hidrojenden oluşan su, biyolojik süreçlerin ve yaşamın ortaya çıkmasına neden olan ilk reaksiyonların gerçekleştiği çözücüdür. Karbon atomları ile karbonhidratların ve diğer organik moleküllerin ayrışmasıyla açığa çıkan hidrojen arasındaki kovalent bağdan gelen enerji , tüm karmaşık yaşam formlarının yakıtıdır. Bu dört element, canlı organizmaların temel bileşenleri olan proteinleri oluşturan amino asitleri oluşturmak için birleşir.
Uzaydaki farklı elementlerin göreceli bollukları, farklı gezegenlerde her zaman benzer değildir. Örneğin, yukarıda bahsedilen dört elementten yalnızca oksijen, yerkabuğunda büyük miktarlarda bulunur . Bu kısmen, hidrojen ve azot gibi bu elementlerin yanı sıra karbon dioksit , karbon monoksit , metan , amonyak ve su gibi diğer basit moleküllerin çoğunun yüksek sıcaklıklarda gaz halinde olduğu gerçeğiyle açıklanabilir . Güneş'e yakın sıcak bölgelerde, bu uçucu moleküller, gezegenlerin jeolojik oluşumunda büyük bir rol oynamadı. Gerçekten de yeni oluşan kabukların altında gaz halinde hapsolmuşlardı. Bunlar büyük ölçüde silika ( yerkabuğundaki bol miktarda oksijeni açıklayan silikon ve oksijenden oluşan bir molekül) gibi kayalık formlardaki uçucu olmayan moleküllerden oluşur . Gaz , ilk olarak uçucu moleküllerin volkan oluşumuna katkıda olurdu atmosfer gezegen. Miller-Urey deneyi basit moleküller primer ortamda mevcut gelen enerji girişi ile, amino asitler, sentezlenebilir göstermiştir.
Öyle olsa bile, volkanik gaz çıkışı Dünya okyanuslarındaki su miktarını açıklayamaz. Yaşam için gerekli olan suyun çoğu ve belki de bir miktar karbon, hiç şüphesiz Güneş'in sıcaklığından uzakta, katı kalabildiği Dış Güneş Sistemi'nden gelmiştir. Güneş Sistemi'nin başlangıcında Dünya'ya çarpan kuyruklu yıldızlar ve karbonlu kondritler , orada büyük miktarda su ve ayrıca yaşamın ihtiyaç duyduğu diğer uçucu molekülleri (amino asitler dahil) biriktirirdi. Bu, dünyadaki yaşamın hızlı bir şekilde ortaya çıkmasına izin verirdi.
Bu nedenle, dört ana elementin başka yerlerde bulunması muhtemel olsa da, yaşanabilir bir sistem, iç gezegenlere elementler sağlamak için sürekli bir yörüngedeki cisim tedarikine ihtiyaç duyacaktır. Kuyruklu yıldızların ve karbonlu kondritlerin katkısı olmadan Dünya'da bildiğimiz şekliyle yaşamın var olmaması mümkündür. Bununla birlikte, diğer elementlerin farklı bir kimya üzerine inşa edilmiş yaşam formları için yapı taşları olarak hizmet edip edemeyeceği sorusu hala tartışmalıdır.
Dünyanın manyetik alanı , dünyanın çekirdeğinin ısısından kaynaklanır ve bu da onu kısmen sıvı hale getirir. Bu ısı esas gelir doğal radyoaktivite bir potasyum-40 ve bozunma zincirleri arasında toryum 232 arasında, uranyum-235 ve uranyum-238 . Yakın yıldız sistemlerinde bu parametrenin büyük bir değişkenliğini gözlemlememize rağmen, bir manyetik alan oluşumuna izin veren bu son elementlerin içerik aralığının çok geniş olmadığı görülmektedir.
Kırmızı cücelerin yaşanabilirliğini belirlemek, Evrende yaşamın yaygın olup olmadığını belirlemeye yardımcı olabilir . Gerçekten de, kırmızı cüceler galaksimizdeki yıldızların %80 ila 85'ini temsil edecek ve bu da "Samanyolu'ndaki 200 milyar yıldızın yaklaşık 160 milyarına" tekabül edecektir.
Gelgit kuvvetlerinin etkisiGökbilimciler yıllardır potansiyel olarak yaşanabilir sistemlerden kırmızı cüceleri dışladılar. Küçük boyutları (0,1 ila 0,6 güneş kütlesi arasında) son derece yavaş nükleer reaksiyonlara tekabül eder : çok az ışık yayarlar (Güneş'inkinin 0,01 ila %3'ü arasında). Bir kırmızı cücenin yörüngesinde dönen herhangi bir gezegenin, Dünya'nınkiyle karşılaştırılabilir bir yüzey sıcaklığına sahip olması için ev sahibi yıldıza çok yakın olması gerekir: Lacaille 8760 gibi bir yıldız için 0.3 AU ( Merkür'den biraz daha az ) , 0.032 AU'da (bunun yılı Proxima Centauri gibi bir yıldız için bir gezegen altı Dünya günü sürer) . Bu mesafelerde, yıldızın yerçekimi , kütleçekimsel kilitleme olgusuyla senkronize dönüşe neden olur . Gezegenin bir yarısı sürekli yanarken, diğeri asla yanmayacaktır. Potansiyel yaşamın aşırı sıcağa veya soğuğa maruz kalmamasının tek olasılığı, bu gezegenin, aydınlatılan yarıküreden gece yarıküresine ısı aktaracak kadar kalın bir atmosfere sahip olmasıdır. Uzun bir süre böylesine kalın bir atmosferin, yıldızın ışığının yüzeye ulaşmasını engelleyeceği ve fotosentezi imkansız hale getireceği varsayıldı .
Ancak son Bulgular bu görüşe meydan okuma eğilimindedir. Robert Haberle ve Manoj Joshi Çalışmaları Ames Araştırma Merkezi ve NASA kırmızı cüce etrafında bir gezegenin atmosferi sadece Dünya'da% 15 daha kalın olması gerekir yıldızın ısı asla yanıyor yüzünde yayılmasına izin vereceğini gösterdi Bazı modellerinde su bu yüzde donmuş halde kalırdı. Bu marj ayrıca fotosentez ile tamamen uyumludur. Greenwich Community College'den Martin Heath, okyanusların bu yüzeyde, yüzeyde bulunan buz tabakasının altında suyun serbest hareketine izin verecek kadar derin olması durumunda, deniz suyunun tamamen donmadan, gölgeli tarafta da dolaşabileceğini gösterdi. Dolayısıyla, uygun okyanusları ve bir kırmızı cücenin yörüngesinde dönen atmosferi olan bir gezegen, en azından teoride yaşama ev sahipliği yapabilir.
Ek olarak, başka bir faktörün, yıldızın gerekli yakınlığının etkilerini ve dolayısıyla gelgitlerinin etkisini atlaması muhtemeldir: büyük bir gezegenin (örneğin: bir gaz devi ) yörüngesinde bulunan bir exolune yerçekimsel kilitlemeye tabi olacaktır. yıldızla değil, gezegenin kendisi; bu nedenle, exolune, gezegen etrafındaki dönüş periyoduna karşılık gelen ve aynı gezegen tarafından düzenli olarak üretilen tutulmalardan rahatsız olan bir gündüz ve gece döngüsünden yararlanabilir. Gezegenin kırmızı cücenin yaşanabilir bölgesinde yer alması durumunda , örneğin gezegen göçünden sonra, dış gezegenin kendisi yaşanabilir bölgede yer alacaktır , ancak kırmızı cüce ile kütleçekimsel kilitlenme olmayacaktır . Bu tür bir exolune stabil yörünge gezegen çevresinde dönme süresi az 1/9 den daha koşuluyla olurdu th yıldızı etrafında aynı gezegen dönme süresinin. Bununla birlikte, eksolune çok yakın olması, muhtemelen çok önemli olabilecek bir gelgit ısınmasına (bkz. Io'daki volkanizma ) ve/veya sera etkisinin kaçmasına neden olabileceğinden , bu ısıtmanın aşağıdaki durumlarda sürdürülebilir olacağı anlaşılmaktadır. diğer doğal uydularla bir yörünge rezonans etkisi tarafından sürdürülen bir yörünge eksantrikliği . Eksolunun bileşimi, oluşum sürecine bağlı olacaktır:
Bununla birlikte, kırmızı cücelerin etrafında yaşamın varlığını imkansız kılan tek kriter büyüklük değildir. Kırmızı cücenin etrafındaki bir gezegen sadece bir tarafta aydınlatılacak ve bu nedenle yüzeyinin yarısından fazlasında (gece tarafı ve aydınlık taraftaki gölgeli alanlar) fotosentez imkansız olacaktır. Ek olarak, kırmızı cücenin radyasyonları esas olarak kızılötesindeyken, Dünya'da fotosentez görünür ışık kullanır. Bununla birlikte, spektrumunun bir kısmı görünürdedir (esas olarak kırmızıda) ve bu spektral pencere ile fotosentez (karasal) iyi bir şekilde yapılır. Ek olarak, yakın kızılötesi kullanan bir sistem hayal edilebilir .
Kırmızı cücelerin değişkenliğiKırmızı cüceler çok daha değişken ve şiddet onların büyük kuzenleri ve daha istikrarlı daha vardır. Çoğu zaman , yıldızın yaydığı ışığı birkaç ay boyunca %40'a kadar azaltabilen, diğer zamanlarda ise devasa güneş patlamaları birkaç dakika içinde parlaklığını ikiye katlayan güneş lekeleriyle kaplıdır . Bu tür varyasyonlar , mutasyon oranını artırarak ve iklimi hızla değiştirerek türlerin evrimini teşvik etmeleri mümkün olsa da, yaşama ciddi şekilde zarar verir .
Ünlü hayatıBununla birlikte, kırmızı cüceler, yaşam için ev sahibi sistemler olarak diğer yıldızlara göre büyük bir avantaja sahiptir: çok uzun bir süre yanarlar. İnsanlık, gezegenimizin oluşumundan 4,5 milyar yıl sonra Dünya'da ortaya çıktı ve bildiğimiz gibi, yıldızımızın etrafında sadece 500 milyon ila 1 milyar yıldan az bir süre için yeterli koşullara sahip olacağını bildiğimiz gibi. Aksine, kırmızı cüceler, oturdukları nükleer reaksiyonlar en büyük yıldızlarınkinden çok daha yavaş olduğu için on milyarlarca yıl boyunca yanabilirler . Dolayısıyla hayatın gelişmek ve gelişmek için çok daha fazla zamanı olacaktır. Ayrıca, bir kırmızı cücenin etrafında yaşanabilir bölgede bir gezegen bulma olasılığı düşük olsa da, kırmızı cücelerin etrafındaki yaşanabilir bölgelerin toplam sayısı, sayıları çok olduğu için Güneş benzeri yıldızların sayısına eşittir.
Kahverengi cüceler kırmızı cüce de fazla sayıda (belki) bulunmaktadır. Ancak çok az ısı yaydıkları için yıldız olarak kabul edilmezler.
In 2004 , ilk ötegezegen kahverengi cüce, etrafında yörüngede 2M1207 b etrafında yörüngede 2M1207 , keşfedildi . Bu cismin kütlesinin 3 ila 10 Jüpiter kütlesi arasında olduğu tahmin edilmektedir. Bu gözlem, teoride toz ve gaz diskleri çok büyük olmamasına ve önemli büyüklükte bir gezegenin oluşumundan önce dağılmasına rağmen, kahverengi cücelerin çevresinde gezegenlerin varlığının olasılığını doğrulamaktadır. Bununla birlikte, bir kahverengi cüce Güneşimizden çok daha soğuk olduğundan, yaşanabilir bölge sınırlı olacak ve kahverengi cüceye çok yakın olacak ve soğudukça küçülecektir. Kahverengi cücelerin etrafındaki sistemlerin, en azından bildiğimiz kadarıyla yaşamı barındırmaması muhtemeldir.
İyi Jüpiterler olan dev gaz gezegenler gezegen gibi, Jüpiter yıkıcı etkiye sahip değil yaşanabilir bölgesinden yeteri kadar dairesel yörüngelerde kendi yıldızı etrafında döner Güneş Sistemi'nde, fakat bulunan tellüre gezegenleri "koruma" yakın yeterince iç yörüngeler. Her şeyden önce, bu gezegenlerin yörüngelerini ve dolayısıyla iklimlerini dengelerler. Ek olarak, yaşama ev sahipliği yapan bir gezegende yıkıcı etkilere neden olabilecek kuyruklu yıldız ve asteroitlerin sayısını sınırlamaya yardımcı olurlar. Jüpiter, Güneş'in etrafında, Dünya'dan yaklaşık 5 kat daha büyük bir mesafede döner (~ 5.2 AU ). Bilim adamları, benzer bir mesafede diğer yıldızların etrafında "iyi Jüpiterler" bulmayı umuyorlar. Jüpiter'in rolü 1994 yılında Shoemaker-Levy 9 kuyruklu yıldızının oraya çarpmasıyla ortaya çıktı . Jovian yerçekimi kuyruklu yıldızı yakalamamış olsaydı, İç Güneş Sistemine girmiş olabilirdi. Ek olarak, yörüngelerinin değişkenliğini sınırlayarak asteroitleri stabilize eder , onları “Kirkwood” boşluklarıyla sınırlandırılmış “ailelere” yerleştirerek , böylece karasal gezegenler üzerindeki çarpma sıklığını azaltır.
Güneş Sistemi'nin ilk çağlarında Jüpiter'in ters bir rolü vardı: asteroit kuşağındaki nesnelerin yörüngelerinin eksantrikliğinin artmasına katkıda bulundu . Birçoğu Dünya'ya çarptı ve ona çok miktarda uçucu element sağladı. Dünya, mevcut kütlesinin yarısına ulaşmadan önce, Jüpiter ve Satürn'ün etrafındaki bölgenin buzlu kütleleri ve orijinal asteroit kuşağının küçük kütleleri, Jüpiter ve Satürn'ün yörüngelerindeki yerçekimi bozuklukları nedeniyle Dünya'ya su getirdi. Bu nedenle, gaz devleri artık yararlı koruyucular olmakla birlikte, yaşanabilirlik için gerekli olan malzemenin tedarikine izin vermede önemliydi.
Bilim adamları ayrıca galaksinin belirli bölgelerinin (“yaşanabilir galaktik alanlar”) yaşamın diğerlerinden daha iyi var olmasına izin verdiğini varsaydılar. Orion'un kolunda , Samanyolu'nun bir tarafında , içinde yaşadığımız Güneş Sistemi uygun bir yer olarak kabul edilir. Galaktik merkezden çok uzakta, bazı tehlikeleri önler:
Göreceli yıldız izolasyonu, nihayetinde yaşamda mevcut bir sistemin ihtiyaç duyduğu şeydir. Güneş Sistemi birçok komşu sistemle çevrili olsaydı, bunlar Güneş Sistemi'ndeki nesnelerin (özellikle Güneş Sistemi'nin içine doğru saparlarsa feci sonuçlara yol açabilecek Oort Bulutu ve Kuiper Kuşağı nesneleri) yörüngelerinin kararlılığını bozabilirdi. ). Yakın komşular ayrıca bir pulsarın veya bir süpernova patlamasının ölümcül bölgesinde bulunma olasılığını artırır .
Gezegensel Yaşanabilirlik İndeksi ( PHI ), bazı ekzobiyologlar ve astrofizikçiler tarafından önerilen bir indekstir. Daha jeosentrik bir görünüm sunan Dünya Benzerlik Endeksi'nden farklıdır .