Kepler-186f – druga Ziemia czy (duży) drugi Mars?

0

Niedawno doniesiono o istnieniu egzoplanety Kepler-186f. Jest to bardzo ciekawy obiekt, który zarówno może być „drugą Ziemią”, jak i „drugim Marsem”.

Początek 2014 roku jest przełomowy w dziedzinie poszukiwań planet pozasłonecznych. W marcu NASA ogłosiła „hurtowo” istnienie ponad 700 wcześniej nieznanych egzoplanet*, a 17 kwietnia opublikowano pracę naukową na temat Keplera-186f na łamach czasopisma Science. Temu obiektowi przyjrzymy się dokładnie w tym artykule.

Egzoplaneta Kepler-186f jest pierwszą planetą pozasłoneczną o promieniu zbliżonym do Ziemi, krążącą w ekosferze swojej gwiazdy. Odkrycia dokonano dzięki kosmicznemu teleskopowi Kepler, przy wykorzystaniu metody obserwacji tranzytów. Zanim jednak doszło do potwierdzenia istnienia tej egzoplanety, obiekt nosił oznaczenie KOI-571.05 (KOI – Kepler Object of Interest). Potwierdzenie istnienia tej egzoplanety nastąpiło dzięki obserwacjom wykonanym przez obserwatoria Keck i Gemini na Hawajach.

Kepler-186f ma promień 1,11 raza większy od Ziemi. Ta egzoplaneta krąży w odległości 0,356 jednostki astronomicznej od swej gwiazdy macierzystej, która jest czerwonym karłem o jasności zaledwie 4% jasności Słońca. Te dwa parametry umieszczają Keplera-186f dość blisko zewnętrznej krawędzi „konserwatywnej” ekosfery wokół gwiazdy. Warto tu zauważyć, że Kepler-186f otrzymuje od swej gwiazdy zaledwie 32% ilości promieniowania w porównaniu z tym, jakie otrzymuje Ziemia. Jest to mniej od Marsa, który otrzymuje średnio około 43% ziemskiego poziomu promieniowania. Czas obiegu (rok) Keplera-186f dookoła swej gwiazdy wynosi blisko 130 dni.

Na tym kończą się wszystkie znane parametry Keplera-186f. Pozostałych cech tej egzoplanety możemy się jedynie domyślać, bazując na stanie współczesnej wiedzy o obiektach planetarnych. Masa Keplera-186f powinna zawierać się w zakresie od 0,32 masy Ziemi (czysty wodny lód) do aż 3,77 masy Ziemi (czyste żelazo). Jeśli ta egzoplaneta ma wewnętrzną strukturę podobną do ziemskiej (około 1/3 żelaza i 2/3 skał krzemianowych), to masa powinna wynieść około 1,45 masy Ziemi.

Ponadto, w tej chwili nic nie wiadomo o atmosferze tej egzoplanety, choć jest bardzo prawdopodobne, że Kepler-186f taką posiada. Proste modele atmosferyczne sugerują, że średnia temperatura powierzchni tej egzoplanety może wynosić powyżej zera stopni Celsjusza, jeśli ciśnienie parcjalne CO2 jest większe od 0,5-5 barów – przy jednoczesnym założeniu ciśnienia parcjalnego azotu odpowiednio od 10 do 0 barów. Co więcej, wydaje się dość mało prawdopodobne, by Kepler-186f posiadał atmosferę wodorową lub helową, gdyż obiekty o promieniu mniejszym od około 1,5 raza większym od Ziemi raczej nie są zdolne do utrzymania takich gazów w swej atmosferze. Jest bardziej prawdopodobne, że Kepler-186f posiada wtórną atmosferę, być może podobną lub gęstszą od ziemskiej.

Nie wiadomo także, czy Kepler-186f jest stale zwrócony tą samą stroną do swej gwiazdy. Jeśli taka sytuacja nie występuje, to możliwe, że Kepler-186f dokonuje dość powolnego obrotu dookoła swojej osi. Jeden dzień na tej egzoplanecie może trwać przynajmniej kilka dni lub nawet tygodni. Nachylenie osi obrotu tej egzoplanety może być znacznie mniejsze niż Ziemi, co sugerowałoby brak pór roku podobnych do ziemskich.

Jakie warunki mogą panować na powierzchni Keplera-186f? Czy jest to „druga Ziemia”? A może, ze względu na niewielką ilość otrzymywanego promieniowania, jest to raczej duży, „drugi Mars”? Na podstawie dostępnych informacji dość trudno określić warunki na powierzchni tej egzoplanety. Jest jednak prawdopodobne, że posiada ona dość grubą atmosferę, która wzmacnia efekt cieplarniany. Czy jest to jednak wystarczający efekt, by Kepler-186f bardziej przypominał Ziemię niż Marsa – trudno w tej chwili to ocenić.

Jest jednak możliwe, że przynajmniej pewna ilość wody jest obecna na Keplerze-186f. Jest możliwe, że przynajmniej przez pewien czas (podczas długiego dnia) ta woda jest w stanie ciekłym w obszarze równikowym. Może to być zbyt mało do powstania i utrzymania życia – szczególnie jeśli podczas długiej nocy na tej egzoplanecie temperatura spada do kilkudziesięciu stopni Celsjusza poniżej zera.

W przypadku, w którym  Kepler-186f jest stale zwrócony tą samą stroną do swej gwiazdy warunki mogą być bardziej sprzyjające do powstania życia. Wówczas po dziennej stronie tej egzoplanety może długoterminowo się utrzymywać woda w stanie ciekłym i mogą panować stabilne warunki. Z pewnością w powstaniu życia może „pomóc” długowieczność gwiazdy macierzystej: słabe czerwone karły świecą dłużej niż gwiazdy takie jak Słońce – przynajmniej kilkanaście miliardów lat. Ten dłuższy czas może sprzyjać powstaniu życia na Keplerze-186f.

Kepler-186f znajduje się w odległości około 500 lat świetlnych od Układu Słonecznego w gwiazdozbiorze Łabędzia. W układzie Kepler-186 krążą jeszcze cztery inne (wykryte) egzoplanety. Wiek tego układu to przynajmniej 4 miliardy lat.

Przez ostatni miesiąc, w ramach programu SETI, radioastronomowie dokonywali nasłuchu układu Kepler-186 w poszukiwaniu sygnałów od cywilizacji pozaziemskich. Nasłuchu dokonano za pomocą Allen Telescope Array na zakresie częstotliwości od 1 do 10 GHz. Żadnego sygnału jednak nie wykryto.

Kepler-186f z pewnością będzie celem wielu obserwacji astronomicznych w następnych latach. Z pewnością powstanie wiele publikacji naukowych na temat tej egzoplanety. Jest możliwe, że w perspektywie kilkunastu lat poznamy więcej sekretów tego świata.

Na koniec warto zauważyć, że znamy już dwie egzoplanety, które otrzymują podobną ilość promieniowania od swych gwiazd co Kepler-186f. Jest to Kepler-62f oraz Gliese 581d. Są to jednak większe egzoplanety, które powinny charakteryzować się innymi parametrami warunków na powierzchniach i w atmosferach.

Druga grafika w galerii tego artykułu prezentuje porównanie Układu Słonecznego z układem Kepler-186 z zaznaczeniem ekosfer obu układów.

(NASA, PHA, SETI, Gemini/Keck, W)

Share.

Comments are closed.