גליזה 581g

תגלית

כוכב הלכת נטען שזוהה על ידי אסטרונומים במצפה הכוכבים קק שנמצא בהוואי, תהליך הגילוי הובל בראשותו של החוקר הראשי בצוות, סטיבן ווגט, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז, והשותף לצוות פול באטלר ממכון קרנגי למדע שבוושינגטון. הגילוי נעשה בעזרת מדידות המהירות הסיבובית, כולל 122 תצפיות שנעשו במשך יותר מ-11 שנים במצפה הכוכבים קק שבהוואי ו-119 מדידות שנעשו למעלה מ-4 שנים בצ'ילה.
אחרי ניכוי האותות של 4 כוכבי הלכת הראשונים של גליזה 581 (b,c,d,e), אותות של שני כוכבי לכת נוספים הופיעו: אות של 445 יום מכוכב הלכת החיצוני ביותר במערכת זו גליזה 581f ואות של 36.5 יום של גליזה 581g. ההסתברות שהזיהוי של שתי כוכבי לכת אלה  הוא שגוי נאמדה רק בכ-2.7 מיליון. הצוות הסביר את תוצאות המחקר במאמר שפורסם בכתב העת האסטרופיזיקלי. אף על פי שלא אושר על ידי האיגוד האסטרונומי הבינלאומי, הצוות של ווגט מעדיף לקרוא לכוכב גליזה 581g "עולמה של זארמינה" על שם אשתו של ווגט, ובחלק מהמקרים פשוט זארמינה.

מאפיינים פיזיים

לגליזה 581g יש זמן הקפה של 36.5 יום סביב הכוכב שלו גליזה 581, הוא נמצא במרחק של 0.14 יחידה אסטרונומית מכוכב האם שלו (22 מיליון קילומטרים). ההערכה היא שהמסה שלו היא פי 3.1 לבין 4.3 ממסת כדור הארץ ורדיוס של פי 1.3 לבין 2.0 מזו של כדור הארץ (במקרה וזה כוכב לכת סלעי המסה שלו היא כפול 1.3 לבין 1.5 מזו של כדור הארץ, ופי 1.7 לבין 2.0 ממסת כדור הארץ אם כוכב לכת זה הוא קרחוני וקפוא). המסה שלו מצביעה על כך שזה הוא כנראה כוכב לכת סלעי עם פני שטח מוצקים. כוח המשיכה בפני השטח של כוכב לכת זה צפוי להיות בטווח של 1.1 ל-1.7 פעמים מכוח המשיכה בכדור הארץ (כוח משיכה חזק יותר), וכנראה מסוגל להחזיק אטמוספירה שעשויה להיות צפופה יותר מאטמוספירת כדור הארץ.

הקפה סינכרונית ומחייה

בגלל הקרבה של גליזה 581g לכוכב האם שלו גליזה 581, הוא ככל הנראה מבצע הקפה סינכרונית סביב כוכב האם שלו. בדיוק כמו שהירח של כדור הארץ תמיד פונה באותו הכיוון אל כדור הארץ ולכן אי אפשר לראות מכדור הארץ את צדו הרחוק. זאת אומרת שבצד אחד של כוכב לכת זה יש תמיד אור מהשמש ובצדו השני תמיד חשוך.
כאשר צד אחד של כוכב הלכת תמיד פונה אל כוכב האם טווח הטמפרטורה תהיה חום לוהט באור ובצד השני הטמפרטורה תהיה קור מקפיא בחושך. אטמוספירה שמכילה תרכובות כמו מים ופחמן דו-חמצני תביא לקיפאון בצד החשוך. לעומת זאת, אטמוספירה עם הצפיפות הצפויה עלולה למתן את הקיצוניות.

השפעת האטמוספירה

אטמוספירה שהיא דחוסה "תמחזר חום", וכנראה תאפשר לכך שאזור רחב על פני השטח יהיה אזור ראוי למחיה. למשל, לכוכב הלכת ונוס יש נטיית ציר סיבובי של פי 117 איטית יותר מזו של כדור הארץ שמפיקה ימים ולילות ממושכים. למרות החלוקה הלא שווה של אור השמש על פרקי זמן אשר קצרים יותר ממספר חודשים, אזורים לא מוארים בונוס נשארים חמים כמעט כמו צד היום בגלל רוחות גלובליות חוזרות ונשנות. הדמיה הראתה כי אטמוספירה שמכילה כמויות ראויות של תרכובות של פחמן דו-חמצני ומים צריכה רק עשירית מהלחץ האטמוספירי של כדור הארץ כדי להפיץ חום ביעילות לצד החשוך של כוכב הלכת. הטכנולוגיה כיום לא מסוגלת לקבוע את ההרכב האטמוספירי או את הרכב פני השטח של כוכב לכת זה עקב האור האדיר של כוכב האם של גליזה 581g שמסתיר באורו ומקשה לבצע תצפיות מסובכות שכאלו.
אם לכוכב הלכת יש אטמוספירה עם לחץ אטמוספירי דומה מאוד לזה שבאטמוספירת כדור הארץ, הוא כנראה מכיל בערך 20 אחוז פחמן דו-חמצני ואז אפקט החממה יהיה חזק מספיק כדי לשמור על מרחב פתוח של מים עם טמפרטורות ניתנות להשוואה לאזור הטרופי של כדור הארץ.

טמפרטורות

ההערכה היא שטמפרטורת שיווי המשקל הגלובלית הממוצעת (הטמפרטורה בהיעדר השפעות אטמוספיריות) של גליזה 581g נעה בין 209 עד 228 מעלות קלווין (45- עד 64- מעלות צלזיוס). אך כשמוסיפים את אפקט החממה כמו שבכדור הארץ טמפרטורת פני השטח הממוצעת תנוע בין 236 עד 261 מעלות קלווין (12- עד 37- מעלות צלזיוס). גליזה 581g נמצא במסלול הקפה שיכול להביא להצטברות של מספיק פחמן דו-חמצני באטמוספירה  כדי לאפשר התקיימות מים במצב נוזלי על פני השטח של כוכב לכת זה, הרכבו של כוכב הלכת והתנהגותו הטקטונית עשויים לתמוך באאוטגאסינג (השתחררות של גז שהיה מומס, לכוד או קפוא בחומר מסוים) מתמשך.
לשם השוואה, טמפרטורת שיווי המשקל הגלובלית בכדור הארץ כיום היא 255 מעלות קלווין (18- °C), שעולה אל 288 מעלות קלווין (15 °C) על ידי אפקט החממה. אולם, כשחיים החלו להתפתח בהיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ, מעריכים כי תפוקת אנרגיית השמש הייתה בערך רק כ-75% מתפוקתה הנוכחית, ובמקביל הורידה את טמפרטורת שיווי המשקל של כדור הארץ אל מתחת לתנאי האלבדו. עם זאת, כדור הארץ שמר על טמפרטורות לא משתנות באותה התקופה, כנראה בעזרת פעילות אפקט חממה אינטנסיבית יותר.
הטמפרטורות הנוכחויות על פני השטח בכוכב הלכת מאדים משתנות מ-87- °C במשך החורף הקוטבי אל 5- °C בקיץ. טווח הטמפרטורות הרחב מתרחש עקב האטמוספירה הדלילה של מאדים, אשר לא יכולה לאחסן כמות חום גדולה מהשמש. בהיסטוריה המוקדמת של מאדים, סבור כי למאדים הייתה אטמוספירה דחוסה וצפופה יותר, מה שכנראה אפשר היווצרות אוקיינוסים במאדים ומן הסתם בסופו של דבר גרם להיווצרות חיים.
שני כוכבי לכת שהתגלו קודם לכן במערכת זו, גליזה 581c וגליזה 581d (ד"א גליזה 581g נמצא ביניהם) גם נחשבו ככוכבי לכת שעשויים לקיים חיים במהלך תהליך התגלותם. לאחר מכן שניהם הוערכו שהם נמצאים מחוץ לאזור הישיב שעשוי לקיים חיים. לאחר מכן, מחקר חוזר של זמן ההקפה של כוכב לכת d במערכת זו מצא כי זמן ההקפה שלו נע בין 67 ל-83 ימים ובעצם חיזק את ההשערות לתנאי המחיה בו, אך כדי שזה יהיה נכון דרושה בכוכב לכת זה פעילות של אפקט חממה.

פוטנציאל לקיום חיים

בראיון עם ליסה-ג'וי זגורסקי מהקרן הלאומית למדע (ארצות הברית), סטיבן ווגט (האסטרונום שגילה את גליזה 581g) נשאל מה דעתו על הסיכויים לקיום חיים על גליזה 581g. ווגט היה אופטימי: "אני לא ביולוג, ואני לא רוצה לשחק אותה ביולוג בשידור בטלוויזיה, באופן אישי, בהתחשב בנוכחות התמידית ובנטייה של חיים לפרוח בכל מקום אשר אפשרי, הייתי אומר ש... הסיכויים לחיים על כוכב הלכת הזה הם 100%. כמעט ואין לי ספק בכך". בראיון אחר אמר ווגט "אורך החיים הארוך של ננסים אדומים משפר את הסיכויים לקיומם של חיים נוכחיים בכוכב לכת זה, זה די קשה לעצור חיים לאחר שניתנים התנאים הנכונים". "התקיימות של חיים בכוכבי לכת אחרים לא אומר שאלו חיים מפותחים כמו בני אדם. אפילו יצורים חד-תאיים פשוטים נחשבים לחיים.

השלכות

מדענים עקבו אחרי מספר קטן יחסית של כוכבים בחיפוש אחר כוכבי לכת חוץ-שמשיים (כוכבי לכת שנמצאים מחוץ למערכת השמש). התגלית של כוכב לכת פוטנציאלי לקיום חיים כמו גליזה 581g בשלב מוקדם יחסית של המחקרים בחיפוש אחר כוכבי לכת (אשר כוכבי הלכת הראשונים שהתגלו היו רק בשנות התשעים) עשוי להגדיל את כמותם של כוכבי לכת פוטנציאלים לקיום חיים, כמות הרבה יותר נרחבת מהכמות שהייתה סבורה בעבר. תגלית זו משקפת את עידן התגליות החדש, כפי שקורא לזה ווגט.
אם שבריר מהכוכבים אשר להם יש פוטנציאל לחיים (נוסחת דרייק) הוא בסדר של עשרות אחוזים כמו שמציע ווגט, התגלית של גליזה 581g אשר נמצאת באזור הישיב מצביעה על כך שיש כנראה מיליארדי כוכבי לכת דמויי כדור הארץ (בעלי פוטנציאל לחיים) וזאת רק בגלקסית שביל החלב.