Potencjalne początki życia na odległych światach mogą zależeć od podstawowych źródeł energii, a jednym z potężnych kandydatów są błyskawice. Podczas gdy na naszej dynamicznej planecie są one powszechne, obecność i zachowanie burz elektrycznych na różnych typach egzoplanet, szczególnie tych zsynchronizowanych pływowo ze swoimi gwiazdami, stanowi złożony obraz dla warunków do życia. Najnowsze badania naukowe rzucają światło na to, jak te niebiańskie zjawiska mogą przejawiać się w tak unikalnych środowiskach.
Na Ziemi błyskawice odgrywają kluczową rolę w chemii atmosferycznej. Ich intensywna energia rozbija powszechne gazy atmosferyczne, ułatwiając tworzenie nowych związków. W naszej obecnej atmosferze proces ten generuje tlenki azotu z azotu i tlenu. Jednak naukowcy wysuwają hipotezę, że na wczesnej Ziemi, zanim tlen stał się obfity, błyskawice mogły odegrać kluczową rolę w syntezie złożonych cząsteczek prebiotycznych – fundamentalnych budulców wymaganych do powstania życia.
Poszukiwanie egzoplanet zdolnych do podtrzymania życia często koncentruje się na światach podobnych rozmiarami do Ziemi, krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca w odpowiedniej odległości dla istnienia ciekłej wody. Chociaż idealne dopasowanie pozostaje nieuchwytne, planety krążące wokół czerwonych karłów są powszechne. Jednym z takich przykładów jest Proxima b, która krąży wokół Proximy Centauri, gwiazdy najbliższej naszemu Układowi Słonecznemu. Proxima b jest mniej więcej wielkości Ziemi i znajduje się w strefie mieszkalnej swojej gwiazdy, co sugeruje, że na jej powierzchni może potencjalnie istnieć ciekła woda.
Jednakże Proxima Centauri to mały, słaby czerwony karzeł. Proxima b krąży niewiarygodnie blisko, kończąc rok w zaledwie 11 dniach ziemskich. Ta bliskość prawdopodobnie oznacza, że Proxima b jest zsynchronizowana pływowo, z jedną stroną zawsze zwróconą w stronę gwiazdy, a drugą w wiecznej ciemności. Rotacja Ziemi napędza globalne wzorce pogodowe, które generują częste burze z piorunami. Kluczowe pytanie dla Proximy b i podobnych światów brzmi, czy warunki z synchronizacją pływową mogą wspierać aktywność atmosferyczną potrzebną do powstawania błyskawic.
Symulowanie Błyskawic na Światach Zsynchronizowanych Pływowo
Aby to zbadać, naukowcy pod kierownictwem Denisa Sergeeva z Uniwersytetu w Bristolu wykorzystali zaawansowane modele atmosferyczne, podobne do tych używanych do analizy klimatu Ziemi, aby zasymulować hipotetyczną egzoplanetę zsynchronizowaną pływowo. Ich odkrycia, szczegółowo opisane w badaniach przesłanych do publikacji, wskazywały, że te planety rzeczywiście mogą doświadczać znacznej aktywności błyskawicowej, chociaż różni się ona znacznie od ziemskiej.
Symulacje ujawniły, że planety zsynchronizowane pływowo krążące wokół małych gwiazd doświadczałyby znacznie mniejszej liczby uderzeń piorunów – być może tylko kilka na sekundę, co stanowiło wyraźny kontrast w porównaniu do około 100 uderzeń występujących globalnie na Ziemi w każdej sekundzie. Było to prawdziwe nawet dla symulowanych planet z cieńszymi atmosferami, o ciśnieniu atmosferycznym około jednej czwartej ciśnienia ziemskiego. Badanie wykazało, że gęstsze atmosfery, o ciśnieniu 10 razy większym niż ziemskie, tłumiły konwekcję niezbędną do tworzenia chmur i separacji ładunków, co prowadziło do jeszcze rzadszych uderzeń, czasami tylko jednego co kilka minut.
Rozkład i Wyzwania
Na planecie zsynchronizowanej pływowo intensywne ciepło od gwiazdy jest skoncentrowane na stronie dziennej. To ciepło napędza potężne prądy strumieniowe przemieszczające się w stronę strony nocnej. Symulacje wykazały, że konwekcja atmosferyczna i wynikające z niej burze z błyskawicami miały tendencję do koncentracji. W niektórych scenariuszach błyskawice gromadziły się na okrągłym obszarze na wiecznej stronie dziennej. Jednakże inne symulacje wskazywały, że błyskawice występowały głównie w pobliżu linii terminatora (granicy między dniem a nocą) po stronie nocnej, gdzie warunki atmosferyczne były sprzyjające.
Obecność błyskawic sugeruje potencjalne źródło energii dla chemii prebiotycznej na tych światach. Jednakże badanie podkreśla znaczące wyzwania dla powstania lub przetrwania życia opartego wyłącznie na tych błyskawicach. Znacznie niższa częstotliwość uderzeń w porównaniu do Ziemi może nie generować wystarczających ilości niezbędnych związków prebiotycznych. Co więcej, skoncentrowany rozkład błyskawic – zarówno na palącej stronie dziennej, jak i w pobliżu terminatora – oznacza, że te źródła energii nie są rozłożone w bardziej potencjalnie umiarkowanych regionach planety.
Pomimo tych przeszkód, dążenie do zrozumienia zdolności egzoplanet do podtrzymania życia, w tym tych zsynchronizowanych pływowo, trwa. Natura często odkrywa nieoczekiwane ścieżki, sugerując, że potencjał życia w różnorodnych i wymagających środowiskach może być nadal badany.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.