პლანეტის სიცოცხლისუნარიანობა

პლანეტის სიცოცხლისუნარიანობა — საზომი, რითაც იზომება პლანეტის ან ბუნებრივი თანამგზავრის სიცოცხლისთვის ხელსაყრელობა. სიცოცხლე შეიძლება პირდაპირ პლანეტაზე ან თანამგზავრზე წარმოიქმნას ენდოგენურად, ასევე შესაძლებელია სხვა სხეულიდან მოხვედრაც, ეს არის ჰიპოთეტური პროცესი, რომელიც ცნობილია, როგორც „პანსპერმია“. აუცილებელი არ არის პლანეტაზე იყოს სიცოცხლე, რომ იგი ჩაითვალოს სიცოცხლისუნარიანად, საკმარისია გარემო და პირობებიც. ვინაიდან დედამიწის გარდა სიცოცხლის არსებობა სხვაგან უცნობია, პლანეტარული სიცოცხლისუნარიანობა მეტწილად არის დედამიწიდან გამომდინარე და მის პირობებს მორგებული, მზის და მზის სისტემის მახასიათებლებით, რომლებიც ხელსაყრელია სიცოცხლისათვის.
სიცოცხლისთვის უმნიშვნელოვანესია ენერგიის წყარო, ტერმინი გულისხმობს, რომ მრავალი სხვა გეოფიზიკური, გეოქიმიური და ასტროფიზიკური კრიტერიუმი უნდა დაკმაყოფილდეს. NASA- მ განსაზღვრა საცხოვრებლად ვარგისიანობის ძირითადი კრიტერიუმები, როგორიცაა თხევადი წყლის არსებობა, რთული ორგანული მოლეკულების შეკრება და ენერგიის წყარო, რათა შენარჩუნდეს მეტაბოლიზმი. 2018 წლის აგვისტოში მკვლევრებმა განაცხადეს, რომ პლანეტებზე, რომლებზეც წყალია შეიძლება სიცოცხლისთვის ხელსაყრელნი გამოდგნენ.
ორგანიზმისთვის სასიცოცხლო პირობების პოტენციალის დადგენისას, კვლევებით ყურადღება მახვილდება მის ორბიტალურ თვისებებზე, ატმოსფეროსა და ქიმიურ შემადგენლობაზე. ძირითადად განიხილება კლდოვანი, სველი ხმელეთის მქონე ტიპის პლანეტები და ბუნებრივი თანამგზავრები, რომელთაც დედამიწის მსგავსი ქიმიური პოტენციალი აქვთ.
მოსაზრება, რომ დედამიწის გარდა სხვა პლანეტებზე შესაძლოა სიცოცხლე არსებობდეს, ანტიკურია, თუმცა ისტორიულად იგი ფილოსოფიით უფრო იყო დაკომპლექტებული, ისევე როგორც ფიზიკური მეცნიერებები. მეცნიერული კვლევები მეოცე საუკუნიდან იწყება. 90-იანი წლების დასაწყისში აღმოაჩინეს მრავალი ექსტრასოლარული პლანეტა, რაც ადასტურებს იმას, რომ მზის სისტემა არ არის უნიკალური.
პლანეტარული მახასიათებლები
ხელსაყრელია თუ არა პლანეტა საცხოვრებლად, ეს დამოკიდებულია იმ მოვლენათა თანმიმდევრობაზე, რითაც იგი წარმოიქმნა. რადგან აქ შეიძლება ფორმირება განიცადონ ორგანულმა მოლეკულებმა მოლეკულურ ღრუბლებსა და პროტოპლანეტარულ დისკოებში. პლანეტა საცხოვრებლად ვარგისი, რომ იყოს საჭიროა ჰქონდეს ხმელეთი. ასეთი ტიპის პლანეტები, ძირითადად შედგებიან სილიკატური ქანებისგან და მათ გარშემო არ არის თავმოყრილი ჰელიუმი და წყალბადი, როგორც გაზის გიგანტებში. შესაძლებლობა, რომ სიცოცხლე განვითარდეს გაზის გიგანტების ღრუბლოვან ნაწილებში, არ არის გამორიცხული, თუმცა მიიჩნევა, რომ ნაკლებად სავარაუდოა, რადგან ასეთ პლანეტებს არ აქვთ ზედაპირი, თუმცა მსგავსი გიგანტური პლანეტების თანამგზავრები რჩებიან სიცოცხლისთვის ხელსაყრელ ობიექტებად.
არსებობის ტიპები განსხვავებულია, მაგალითად ბაქტერიები, არქეები და რთული არსებები (ცხოველები). ცალკეული უჯრედების არსებობა აუცილებლად წინ უსწრებს მრავალუჯრედოვანობას, თუმცა იქ სადაც წარმოიქმნებიან ერთუჯრედიანი ორგანიზმები, ეს არ არის იმის გარანტია, რომ შემდგომში ამას უფრო რთული ორგანიზმების ჩამოყალიბება მოჰყვება.
ბოლოდროინდელი დასკვნების საფუძველზე, რომლებიც კეპლერის გუნდმა შეადგინა, რძიან გზაში არსებობს სულ მცირე 50 მილიარდი პლანეტა, რომელთაგანაც 500 მილიონი მდებარეობს სიცოცხლისუნარიანობის ზონაში.
მასა
მცირე მასის პლანეტები სიცოცხლისთვის არახელსაყრელები ორი მიზეზის გამო არიან. პირველ რიგში, მათი მცირე მასა ართულებს ატმოსფეროს შენარჩუნებას და მოლეკულები, რისგანაც ატმოსფერო შედგება იფანტებიან სივრცეში. სქელი ატმოსფეროს გარეშე პლანეტებს არ გააჩნიათ ბიოქიმიურად აუცილებელი ნივთიერებები. არიან მცირედ იზოლირებულნი, რაც ზედაპირს სითბოს აკარგვინებს, ასეთი პლანეტაა მაგალითად, მარსი, თავისი თხელი ატმოსფეროს გამო, იგი უფრო ცივია, ვიდრე დედამიწა, თუნდაც მზისგან ანალოგიური მანძილით ყოფილიყო დაშორებული, როგორც დედამიწაა. გარდა ამისა, როდესაც ატმოსფეროს სიმკვრივე 0,006-ჯერ მცირეა დედამიწისაზე, ასეთ პირობებში წყალი არ შეიძლება არსებობდეს თხევადი ფორმით.
მეორე პრობლემა, რომელსაც მცირე ზომის პლანეტებთან ვაწყდებით არის მცირე დიამეტრი, შესაბამისად ასეთი ობიექტები კარგავენ ენერგიას და ხდებიან გეოლოგიურად მკვდრები, აქ აღარ ხდება ვულკანური ამოფრქვევები, მიწისძვრები და ტექტონიკურო მოქმედებები, რომლებიც ზედაპირზე არსებული სიცოცხლის შენარჩუნებლად აუცილებელია. ფილების ტექტონიკა განსაკუთრებით გადამწყვეტ როლს თამაშობს დედამიწაზე, პროცესი გავლენას არა მხოლოდ მნიშვნელოვანი ქიმიკატებისა და მინერალების ცვლაზე ახდენს, არამედ ხელს უწყობს ბიომრავალფეროვნებას, კონტინენტების შექმნის გზით. ასევე ხელს უწყობს დედამიწის მაგნიტური ველის წარმოქმნას.
„დაბალი მასა“ გარკვეულწილად ეტიკეტია, დედამიწა არის დაბალი მასის, მზის სისტემის გაზის გიგანტებთან შედარებით, მაგრამ ის ყველაზე დიდია, დიამეტრითა და მასით, მყარ პლანეტებში. მას აქვს საკმარისი მასა, რათა შეინარჩუნოს ატმოსფერო გრავიტაციით, ხოლო ბირთვი მოძრავ და გამდნარ მდგომარეობაში. პლანეტის ბირთვში რადიოაქტიური ელემენტების დაშლა არის პლანეტარული გათბობის ეთ-ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტი, საპირისპირო სიტუაციაა მარსის შემთხვევაში, რომელიც გეოლოგიურად დაიღუპა და ატმოსფეროს დიდი ნაწილი დაკარგა.ამრიგად, მზის სისტემაში „სიცოცხლისუნარიანობის საზღვარი“ მდებარეობს მარსსა და დედამიწას ან ვენერას შორის. დედამიწა უფრო მცირე ზომის, რომ ყოფილიყო, შეუძლებელი იქნებოდა ტექტონიკური ფილების მოძრაობა. ვენერა, რომელიც დედამიწის მასის 85%-ს იწონის, ტექტონიკური მოძრაობის ნიშნებს არ აჩვენებს.
გეოქიმია
ზოგადად, ვარაუდობენ, რომ ნებისმიერი სიცოცხლე, რომელიც შესაძლოა არსებობდეს, დაფუძნებული უნდა იყოს იმავე ფუნდამენტურ ბიოქიმიაზე, როგორც ეს არის დედამიწაზე, სიცოცხლისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანია ოთხი ელემენტი, ესენია: ნახშირბადი, წყალბადი, ჟანგბადი და აზოტი. ისეთი ნაერთები, როგორიცაა ძალიან მარტივი ამინომჟავები, მაგალითად გლიცინი, ნაპოვნია მეტეორებსა და ვარსკვლავთშორის სივრცეში. მხოლოდ ეს ოთხი ელემენტი დედამიწის ბიომასის 96% -ზე მეტს მოიცავს. ნახშირბადს აქვს შეუდარებელი უნარი, რითაც შეუძლია დაუკავშირდეს სხვა ნახშირბადის ატომებს და შექმნას რთული და მრავალფეროვანი სტრუქტურები, რაც მას იდეალურ მასალად აქცევს, რომლითაც იქმნებიან ცოცხალი უჯრედები. წყალბადი და ჟანგბადი, გვხვდება წყლის სახით, რომელიც წარმოადგენს კარგ გამხსნელს, რითაც მიმდინარეობს ბიოლოგიური პროცესების უმეტესი ნაწილი და აღსანიშნავია, რომ სიცოცხლე პირველად წყალში ჩაისახა. ეს ოთხი ელემენტის ერთობლიობით იქმნებიან ამინომჟავები, რაც, თავის მხრივ, ცილების საშენ მასალას წარმოადგენს. თუმცა გოგირდი, რომელიც საჭიროა ცილების წარმოსაქმნელად, და ფოსფორი, რომელიც საჭიროა დნმ-ისა და რნმ-ის სინთეზზსა და ფორმირებაში, იშვიათად გვხვდება.
ოთხი ელემენტიდან დედამიწის ქერქში მხოლოდ ჟანგბადია. ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ აზოტის ნახშირბადისა და წყალბადის მარტივი ნაერთები აირად მდგომარეობაში მარტივად გადადიან დედამიწის პირობებში, მაგალითად მეთანი, ამიაკი, ნახშირორჟანგი და წყალი. მზესთან ახლოს მყოფ პლანეტებზე, ასეთი ნივთიერებების არსებობა ვერ ახდენს რაიმე ეფექტს გეოლოგიურ ფორმირებაზე. როდესაც ტემპერატურა მაღალია შეიძლება მსგავსი ნივთიერებები აფეთქდეს, თუ ისინი მიწის ქვეშ არიან კონცენტრირებულნი, ხოლო მათ ირგვლივ იქნება ძირითადად სილიციუმისა და ჟანგბადის ნაერთები, რომლებიც დიდი რაოდენობით ჟანგბადს შეიცავენ.
ამოფრქვევების შედეგად არ შეიძლებოდა დედამიწის ზედაპირზე წყალი მოხვედრილიყო. წყლის უმეტესი ნაწილი, აუცილებლად უნდა მოდიოდეს მზის სისტემის გარედან, მზის მაღალი ტემპერატურისგან დაშორებით, სადაც ის შეიძლება დარჩეს მყარ მდგომარეობაში, ხოლო პლანეტაზე მოხვედრისას გადნება. მზის სისტემის ადრეულ წლებში დედამიწის სიახლოვეს მყოფი კომეტები დიდი რაოდენობით წყალს შეიცავდნენ, სხვა ნივთიერებებთან ერთად, რომელმაც ხელი შეუწყო პლანეტაზე სიცოცხლის წარმოშობას.
სიცოცხლისუნარიანი პლანეტების ოთხი ტიპი, რომლებზეც წყალია
განხილურია ის ფაქტორები, რომლებიც მნიშვნელოვანია დედამიწის ზომის პლანეტებისათვის, რათა სიცოცხლის არსებობა მასზე შესაძლებელი იყოს. პლანეტაზე აუცილებლად უნდა იყოს წყალი:
პლანეტები, რომელთაც ვარსკვლავური და გეოფიზიკური პირობები საშუალებას აძლევთ, რომ მათ ზედაპირზე არსებობდეს წყალი თხევად მდგომარეობაში. აუცილებელია მზის სინათლეც, რის შედეგადაც შესაძლებელია წარმოიქმნან მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმები.
მეორე ტიპი მოიცავს ობიექტებს, რომლებიც თავდაპირველად დედამიწის მსგავსი პირობებით სარგებლობენ, თუმცა მათ ზედაპირზე თხევადი წყლი არ არის, ვარსკვლავური ან გეოფიზიკური პირობების გამო. მარსი და, შესაძლოა ვენერაც ამ კლასს მიეკუთვნებიან, სადაც რთული სიცოცხლის ფორმები სავარაუდოდ, ვერ განვითარდება.
მესამე ტიპი მოიცავს ობიექტს, რომლის ზედაპირზეც არის წყალი მყარ მდგომარეობაში, თუმცა მის შიგნით იგი თხევადია, რომელსაც პირდაპირი კონტაქტი აქვს მდიდარ სილიკატურ მარაგთან და ბირთვთან. ასეთი სიტუაცია შეიძლება იყოს წყლით მდიდარ პლანეტებზე, რომლებიც მდებარეობენ მათი ვარსკვლავისგან ძალიან შორს, იმისთვის, რომ ზედაპირულზე თხევადი წყალი იყოს, მაგრამ მიწისქვეშ თხევადი ფორმით არსებობა შესაძლებელია გეოთერმული ფაქტორების გამო. მზის სისტემაში ასეთი ტიპის ობიექტებია ევროპა და ენცელადი.
მეოთხე ტიპის ობიექტს გააჩნია თხევადი წყალი ყინულის ორ ფენას შორის, ან ყინულის ზემოთ. თუ წყლის ფენა საკმარისად სქელია, მაღალი წნევის გამო მის ფუძეზე წყალი მყარ მდგომარეობაში იქნება. ამის მაგალითებია, განიმედე და კალისტო. ასეთ პირობებში, სიცოცხლის წარმოქმნა თუნდაც მარტივი ფორმით შეიძლება იყოს ძალიან რთული, რადგან სიცოცხლისთვის აუცილებელი ინგრედიენტები, შესაძლოა, მთლიანად განზავდეს წყალში.
ლიტერატურა
Cohen, Jack and Ian Stewart. Evolving the Alien: The Science of Extraterrestrial Life, Ebury Press, 2002.
Fogg, Martyn J., ed. "Terraforming" (entire special issue) Journal of the British Interplanetary Society, April 1991
Fogg, Martyn J. Terraforming: Engineering Planetary Environments, SAE International, 1995.
Gonzalez, Guillermo and Richards, Jay W. The Privileged Planet, Regnery, 2004.
Grinspoon, David. Lonely Planets: The Natural Philosophy of Alien Life, HarperCollins, 2004.
Lovelock, James. Gaia: A New Look at Life on Earth.
Schmidt, Stanley and Robert Zubrin, eds. Islands in the Sky, Wiley, 1996.
Webb, Stephen If The Universe Is Teeming With Aliens ... Where Is Everybody? Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life New York: January 2002 Springer-Verlag
Margaret C. Turnbull, Jill C. Tarter: Target Selection for SETI. I. A Catalog of Nearby Habitable Stellar Systems. In: The Astrophysical Journal Supp. Ser. 2003, online.
Michael H. Hart: Habitable zones about main sequence stars. In: Icarus. Band 37, Nummer 1, Januar 1979, S. 351–357; doi:10.1016/0019-1035(79)90141-6.
James F. Kasting: How to find a habitable planet. Princeton Univ. Press, Princeton 2010, ISBN 978-0-691-13805-3.
Arnold Hanslmeier: Habitability and cosmic catastrophes. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-76944-6.
რესურსები ინტერნეტში
Planetary Sciences and Habitability Group, Spanish Research Council
The Habitable Zone Gallery
Planetary Habitability Laboratory
The Habitable Exoplanets Catalog
David Darling encyclopedia
General interest astrobiology
Sol Station
habitable zone (HZ).
Calculating the Habitable Zone.
The Habitable Zone Gallery.
Circumstellar Habitable Zone Simulator.
Das Geheimnis der Habitabilität
სქოლიო
ასტრობიოლოგია
კოსმოსის კოლონიზაცია
პლანეტები
პლანეტების ტიპები
პრებიოტური ქიმია
კოსმოსური მეცნიერება
კოსმოსი