ידענים: כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש

מאת 26 ביוני 2016 20 תגובות

לחלק ניכר מן הכוכבים מסוג ננס אדום (המהווים את רוב הכוכבים סביבנו) יש כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ. מסתבר שהם הרבה יותר ידידותיים לחיים מאשר סברו עד כה

ננס אדום. מתוך ויקיפדיה

ננס אדום. מתוך ויקיפדיה

במאמר סקירה שהתפרסם בימים אלה בכתב העת International Journal of Astrobiology מראים יוסף גיל ועמרי ונדל (Gale, Wandel) מהאוניברסיטה העברית בירושלים, כי המקום המסתבר ביותר למצוא חיים מחוץ למערכת השמש הינו כנראה בכוכבי לכת הסובבים שמשות קטנות ועמומות מהסוג שהאסטרונומים מכנים "ננס אדום", אליו משתייכים רוב (עד 90%) הכוכבים שסביבנו.

ממצאים שפורסמו בשנים האחרונות ע"י טלסקופ החלל קפלר (Kepler) של נאס"א, שמשימתו העיקרית למצוא כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ, ובפרט הסטטיסטיקה של כוכבי לכת שהתגלו ע"י קפלר סביב ננסים אדומים, מראים כי לחלק גדול (עד 40%) מכוכבים אלה יש לפחות כוכב לכת אחד הדומה לכדור הארץ מבחינת הגודל והטמפרטורה. המחברים משלבים נתונים אלה עם חישובים עדכניים המראים כי אין מניעה להתפתחות חיים הדומים לאלה שהתפתחו בכדור הארץ על כוכבי לכת הסובבים ננסים אדומים, בניגוד למה שהיה מקובל לחשוב עד לפני מספר שנים. בפרט מראים המחברים כי בכוכבי לכת כאלה יש תנאים מתאימים לפוטוסינתזה, הנחשבת לחיונית לקיום רוב צורות החיים על פני כדור הארץ, ולכן חיים מהסוג המוכר לנו בכדור הארץ ככל הנראה נפוצים מחוץ למערכת השמש הרבה מכפי שחשבו בעבר.

רוחות וקרינה: הננס האדום אינו נורא כל כך

כיון שננסים אדומים מאירים הרבה פחות מכוכבים הדומים לשמש שלנו, "איזור החיים" (בו ייתכנו מיים נוזליים על פני פלנטה) שלהם קטן בהרבה מזה של מערכת השמש. במילים אחרות, כדי שהטמפרטורה על פני כוכב לכת של שמש מסוג ננס אדום תהיה גבוהה מספיק לקיום מיים נוזליים, עליו להיות קרוב מאוד לשמש. עד לא מזמן זה היה מקובל להניח כי התנאים על כוכבי לכת הסמוכים לננסים אדומים הם בלתי מתאימים לחיים, בשל מספר סיבות.

ראשית, כוכבי לכת הקרובים לשמש שלהם יהיו "נעולים" (tidally locked)' זאת אומרת, מפנים תמיד את אותו הצד לשמש, כמו כוכב חמה במערכת השמש שלנו, או הירח המפנה תמיד את אותו הצד לכדור הארץ. הצד הפונה לשמש יהיה חם מאוד והצד השני – קר מאוד. בעבר חשבו המדענים כי חלוקת טמפרטורות כזו תגרום לרוחות עזות בין שני הצדדים של כוכבי לכת הנעולים וכתוצאה מכך לאקלים סוער שיפריע להתפתחות חיים. סימולציות של האטמוספרה והאקלים בפלנטה כזאת הראו כי הרוחות מתונות בהרבה ממה שחשבו.

שנית, מקובל היה לחשוב כי חיים אינם יכולים להתפתח ולהתקיים על-כוכבי לכת הסמוכים לננסים אדומים בגלל התפרצויות של קרינות על סגול ו-X, השכיחות בתקופת ההתפתחות המוקדמת של ננסים אדומים. משערים שהתפרצויות אלה יכולות להזיק לחיים ואף לאדות את האטמוספרה של כוכבי לכת סמוכים. בכל אופן ננסים אדומים בוגרים הם יותר שקטים. בנוסף, חישובים שנעשו בשנים האחרונות מראים שאטמוספרה מסיבית של פלנטה גדולה מספיק יכולה לשרוד את ההתפרצויות בתקופת ההתפתחות המוקדמת, ולחילופין אטמוספרה חדשה יכולה להיווצר בכוכבי הלכת בתקופת הבגרות הרגועה יותר של הננס האדום.

פוטוסינתיזה: ממש כמו בבית

במשך שנים רבות השתרשה בקהילת האסטרוביולוגיה הסברה שאף אם קיימים חיים בכוכבי לכת של ננסים אדומים, עליהם להיות מבוססים על מנגנון פוטוסינתזה שונה מאשר בכדור הארץ, כיון שננסים אדומים חמים פחות מכוכבים הדומים לשמש ולכן הקרינה מהם אנרגטית פחות ומרוכזת בעיקר בתחום התת-אדום, שאינו תורם לפוטוסינתזה בצמחים של כדור הארץ. טענה זו מופרכת במאמר הנוכחי, המראה כי למרות שרוב האנרגיה בספקטרום האופייני לננסים אדומים נמצאת בתת-אדום, בכל זאת יש גם בתחום האור הנראה מספיק אנרגיה עבור פוטוסינתזה במנגנון הקיים בכדור הארץ,. כך שאין צורך במנגנון שונה של פוטוסינתזה. יתר על כן, משטר הקרינה הרציף על כוכב לכת "נעול" של ננס אדום עשוי להיות דומה לזה הנפוץ בקווי רוחב גבוהים על פני כדור הארץ במהלך תקופות הקיץ הקצרות, בהן משגשגת צמחיה קיצית בארצות הצפון.

חיים מחוץ לכדור הארץ – קרובים ממה שחשבנו

מסקנת המאמר היא כי התנאים בפלנטות הסובבות ננסים אדומים עשויים להיות מתאימים לפוטוסינתזה ממש כמו זו המתרחשת על פני כדור הארץ, שם היא מהווה גורם חיוני בהתפתחות חיים מורכבים. יתר על כן, כיון שרוב הכוכבים סביבנו הם ננסים אדומים, אשר להם תוחלת קיום ארוכה בהרבה מזו של כוכבים הדומים לשמש, מבחינה סטטיסטית סביר יותר למצוא חיים מחוץ למערכת שמש שלנו בכוכבי לכת של של ננס אדום מאשר על פלנטות הסובבות כוכבים מהסוג הדומה לשמש שלנו, כפי שהיה מקובל לחשוב עד עתה.
מהערכת המרחק שהוצגה במאמר קודם של ונדל (ראה "נתוני קפלר מגבירים את הסבירות לתפוצה רחבה של החיים ביקום", הידען 2014)
מוצאים שהשכן הקרוב ביותר אלינו עם חיים, אולי אף חיים הדומים לאלו שהתפתחו בכדור הארץ, צפוי להיות כוכב לכת המקיף שמש אדומה קטנה, במרחק של כ- 10 שנות אור מכדור הארץ. ייתכן והערכה זו תוכל להבחן כבר באמצעות טלסקופים מתקדמים כגון JWST ו-TMT המתוכננים להתחיל לפעול בעשור הבא.
המאמר המלא

עוד בנושא באתר הידען:

 

20 תגובות ל “חיים מחוץ לכדור הארץ: דומים לנו וקרובים ממה שחשבנו”

  1. אבי כהן

    WD וניסים:
    כפי שאמרתי, יהיה קשה מאוד להעריך לאיזו רמה הם הצליחו לפתח את הטכנולוגיה שלהם, מכיוון שהיא תיהיה מבוססת על מדע שאנחנו עוד לא הצלחנו לגלות. אבל אנחנו כן יכולים להעריך את הרמה התחתונה של המדע והטכנולוגיה שלהם, שהם בעצם המדע והטכנולוגיה שלנו, פלוס עוד התפתחויות עתידיות שעוד לא ממשנו הלכה למעשה.
    מכיוון שאנחנו היום מסוגלים טכנולוגית לסרוק את השמים ולמצוא כוכבי לכת שיכולים תאורטית לתמוך בחיים, אנחנו יכולים להעריך שזהו לא מעשה מסובך לתרבות יותר מתקדמת. ניתן להעריך שהלווינים והטלסקופים שלהם הרבה יותר מתקדמים משלנו, והם כבר מיפו את רוב הכוכבים שניתן לגלות ממקומם היחסי, את כוכבי הלכת שלהם, כולל אילו כוכבי לכת מסוגלים לתמוך בחיים, במרחקים שמאפשרים גילוי של אטמוספירה.
    בסנריו שתיארתי, שהוא לאוו דווקא קשור לנאמר למעלה, לא התכוונתי למסרים שנלחים ספציפית לכיוון כדוה"א, אלא מעין הודעה כללית לעבר תרבויות מתקדמות טכנולוגית, בצורת תקשורת שאנחנו עדיין לא מבינים, בתקווה שתרבות מסויימת תקלוט אותה. זאת בניגוד למאמצי סטי להשתמש בתקשורת רדיו, אשר היא לא אפקטיבית במרחקים בין כוכביים.

  2. walking death

    ניסים

    יתכן והבנתי לא נכון את הסצנריו שאבי מתאר אבל חשבתי שכשהוא אומר שהן כבר גילו אותנו ממזמן אחרי שהוא דיבר על כך שהם מימשו טכנולוגית את כל הרעיונות הפרועים ביותר שלנו, הוא מתכוון שהם מודעות למה מתרחש כאן. אחרי הכל, הרעיונות הפרועים ביותר שלנו כוללים בין היתר די הרבה דברים שיאפשרו להם זאת בקלות רבה יחסית.

  3. ניסים

    WD
    איך תרבות זרה יכולה לדעת איזו טכנולוגיה יש לנו? אם אנחנו נגלה חיים על פלנטה מרוחקת, נדע מעט מאד עליה בלי לבקר שם.

  4. walking death

    אבי כהן

    אם הן גילו אותנו מזמן, לא בלתי סביר שבזמן שבו הן גילו אותנו לא היה כאן שום דבר מעניין עבורן(מה שיכול מאוד להיות נכון גם היום).

    למה שהם ישלחו לנו מסרים שאין לנו את הטכנולוגיה המתאימה לקלוט אותם?
    אם הם כל כך מתקדמים כמו שאתה מתאר הם אמורים לדעת שאין לנו את היכולות לקלוט את המסרים הללו ולכן אם הם רוצים לשלוח לנו מסרים שהם מעוניינים שגם נקבל סביר שישתמשו באמצעים שאנחנו מסוגלים לקלוט.

  5. אבי כהן

    למה להסתפק רק בתרשימים ותמונות? אולי תרבות יותר מפותחת יכולה לשלוח לנו סרטי מציאות מדומה של עולמם בדומה לסרט קונטקט…
    בכל אופן, אם יש תרבויות יותר מתקדמות הטכנולוגיה שלהם צריכה להראות לנו כ"מעשי קסמים", כך שאפילו הרעיונות הפרועים ביותר שנעלה כאן, הם כבר מימשו למעשה. מכיוון שכך, יהיה לנו קשה להעריך מהם היכולות שלהם. אבל דבר אחד נראה לי ברור, שברגע שתרבות הופכת לבין כוכבית, היא זונחת את טכנולוגית גלי הרדיו לתקשורת, מכיוון שהיא לא אפקטיבית במרחקים בין כוכביים.
    נוסף לכך, אם בשלב הטכנולוגי שלנו, אנחנו מצליחים לפתח כלים שמאפשרים לנו למצוא ולזהות עולמות תומכי חיים, אז סביר להניח שהתרבויות המתקדמות, אם הן קיימות, כבר גילו אותנו ממזמן.
    ייתכן שאפילו הן שולחות לנו מסרים ברגע זה ממש, אבל אין לנו עדיין את הטכנולוגיה המתאימה לקלוט אותם.

  6. יריב

    מסכים לגמרי, חיים תבוניים הם כנראה הרבה יותר נדירים ביקום, ואלו שכבר פיתחו טכנולוגיה מתקדמת כנראה או השמידו את עצמם או הפסיקו לשדר כלפי חוץ.

  7. עמרי

    אם נקח את הדוגמא היחידה של התפתחות חיים המוכרת לנו, החיים בכדור הארץ, צורת החיים השכיכה ביותר שנפגוש בכוכבי לכת אחרים תהיה כנראה חד תאיים באוקיאנוסים, כיון שזה היה המצב בכדור הארץ 3 מיליארד שנה מתוך 3.8 מיליארד שבהם יש עדויות לקיום חיים. חיים תבוניים ותרבויות טכנולוגיות, אם הם קיימים, הם כנראה נדירים הרבה יותר, גם בשל הדוגמא של כדור הארץ וגם כיון שמשך הקיום שלהם עלול להיות קצר במונחים אסטרונומיים. במאמר קודם (http://www.hayadan.org.il/kepler-findings-1712141) הראיתי שאם מתרגמים זאת למרחק, מרחקה הסביר של התרבות הטכנולוגית הקרובה ביותר אלינו עלול להיות אלפי שנות אור. גם אם תמצא תרבות קרובה יותר, כנראה שיריב צודק: בשל המרחקים הכבירים אפילו לכוכבים הקרובים ביותר, צורת הקשר הראלית היחידה תהיה חילופי אותות רדיו, אולי בצורת תמונות ותרשימים.

  8. יריב

    עמרי,

    שמח שאהבת את אנלוגיית המאפיה, אבל תודה שזה עדיין מתסכל לדעת שלמרות שהסיכוי לקיומם של חיים במקומות נוספים ביקום הוא כנראה דיי גבוה, הסיכוי שנוכל להיפגש איתם איי פעם בתקופת חיינו הוא כנראה סיכוי אפסי.

    הדבר היחיד שאולי כן אפשרי במידה וקיימים חיים תבוניים על כוכב לכת קרוב יחסית זה שהם ישלחו לנו תמונות/סרטונים שלהם, של כוכב הלכת שלהם, של הערים שהם חיים בהן, זה יהיה ממש מדהים.

  9. עמרי

    יריב, אהבתי את דוגמת המאפיה. למטה עמנואל, כתב
    "מי שחושב שאנחנו לבד ביקום שקול לאחד שחושב שהוא לבד בכדור הארץ"
    תגובתי לדבריו מתאימה גם לדוגמה שלך:
    "השוואה מדוייקת בצורה מפתיעה: מספר הפלנטות הדומות לכדור הארץ בגודל ובאקלים בגלקסיה שלנו בלבד הוא כעשרה מליארד, דומה למספר בני האדם בכדור הארץ. וביקום הנראה לעינינו יש כמאב מליארד גלקסיות"
    בכל אופן לא מדובר בהפצת חיים מכוכב לכת אחד לשני באמצעות גופים כמו מטאוריטים (תיאוריה הנקראת טראנספרמיה, ומתיחסת להתפשלהפצת חיים בתוך מערכת שמש אחת) אלא להופעה ספונטאנית ובלתי תלויה של חיים בכוכבי לכת עם תנאים מתאימים במערכות שמש שונות. אם בגלקסית שביל החלב לבדה יש עשרות מליארדי כוכבי לכת כאלה, כפי שהוכיחו באופן משכנע תצפיות טלסקופ החלל קפלר, קל לחשב את המרחק המסתבר למערכת השמש הקרובה שבה קיימים כוכבי לכת עם תנאים המתאימים להתפתחות חיים, כ-10 שנות אור.
    עדיין אין בידנו את היכולת הטכנולוגית לקבוע, האם באמת התפתחו חיים מסוג כלשהו על כל או חלק מכוכבי לכת אלה אבל בקרוב – עשור או פחות מזה – ייתכן מאוד ותצפיות כאלה יהיו אפשריות.

  10. ניסים

    אבי כהן
    יצורים חיים שרדו את התאונה של הקולומביה והגיעו לכדור הארץ. מצד שני, בשהייה ארוכה בחלל יש סיכון מחשיפה לקרינה. ומצד שלישי -דווקא יכול להיות שהקרינה עוזרת להיווצרות חיים.

    בכל מקרה – לא סביר שחיים נוצרו רק אצלינו.

  11. יריב

    אבי כהן,

    כפי שהסברתי קודם לניסים בדוגמת המאפייה לא ניסיתי להדגים מצב של הדבקה מכיכר לחם אחת לשנייה, אלא עיקרון סטטיסטי שלפיו אם כתם עובש התפתח על מאפה אחד אז רוב הסיכויים שישנם מאפים נוספים במאפייה הענקית הזו שגם עליהם התפתח עובש *באופן בלתי תלוי*.

    סה״כ היקום שלנו דיי הומוגני מבחינת הרכב החומרים שבו, ואם כאן התפתחו חיים אז סביר מאד להניח (מבחינה סטטיסטית) שדבר דומה קרה גם במערכות שמש נוספות ובגלקסיות אחרות באופן בלתי תלוי בלי קשר לכדור הארץ.

  12. אבי כהן

    ניסים ויריב,
    אני גם תומך בהשערה שהחיים נפוצים ביקום, וגם יותר מזה, אבל המאמר מדבר על חיים במערכות שמש אחרות. הדוגמא עם העובש נכונה להעברת נבגים מכוכב לכת אחד באותה מערכת לשני, אבל כאשר אנחנו מדברים על מערכות שמש אחרות, אנחנו מדברים על העברה לכיכר לחם במאפיה במדינה השכנה.
    השאלה היא האם ניתן לשער שאסטרואידים מכדוה"א נפלטו מכדוה"א והגיעו לשכן הקרוב שלנו, אלפא קנטאורי, והאם ניתן לשרוד את המסע?
    יהיה מעניין לדעת לאיזה מהירות מגיע אסטרואיד שנפלט מכדוה"א והוסט החוצה ממערכת השמש? האם ניתן לשער שהם מגיעים למהירויות של הלויינים וויג'ר ? אם כן, היה להם מספיק זמן להגיע לכוכבים הקרובים לנו.
    האם ייתכן שבתוך גושים גדולים של אסטרואידים תישמר מערכת חיים עם אורגניזמים?

  13. יריב

    ניסים,

    מעניין לא ידעתי, באיזו דרך זה קורה? אני מתאר לעצמי שאתה לא מדבר על החלליות ששלחנו לשם 🙂

    בעיני יותר מוצאת חן התיאוריה שלפיה אולי החיים התחילו בזכות כוכבי שביט. אנחנו יודעים שהם מכילים תרכובות אורגניות ואולי אפילו המולקולה המשתכפלת הראשונה נוצרה על אחד מהם. מספיק שכוכב לכת כמו כדור הארץ עבר במקרה בתוך השובל הארוך של כוכב שביט וכבר האטמוספירה שלו נזרעה בזרעי החיים, או בתרכובות אורגניות שהן הבסיס לחיים.

    בכל מקרה בדוגמא שנתתי ניסיתי דווקא להדגים דבר אחר, לא ״הדבקה״ מכוכב לכת אחד לשכנים שלו, אלא ניסיתי להראות שמבחינה סטטיסטית הסיכוי שרק כאן התפתחו חיים ולא בשום מקום אחר ביקום הוא דיי שואף לאפס.

    סה״כ במבט-על היקום הוא דיי הומוגני בהרכב שלו, לא נשמע ממש הגיוני שבמשך 13.8 מיליארד שנים רק כאן הצליחו להתפתח חיים (כמו כתם עובש זעיר בודד במאפייה ענקית, ואף כתם עובש נוסף על שום מאפה אחר).

  14. ניסים

    יריב
    הדוגמה שלך יותר טובה ממה שאתה חושב 🙂 אנחנו יודעים שמאות קילוגרם של חומר מכדור הארץ מגיע כל שנה למאדים, ולהיפך.
    אז, לא סביר שאם יש עובש על כיכר אחד אז העובש יתפשט לכיכרות נוספים?

  15. יריב

    סליחה על הכפילות, מחקתי חלק שחשבתי שגרם לחסימת ההודעה הראשונה…

  16. יריב

    היגיון פשוט לדעתי, אתה נכנס למאפייה ענקית בגודל של יבשת ובה עשרות מיליארדי מדפים עמוסים בכיכרות לחם, לחמניות, חלות, בגטים… אתה ניגש במקרה אל אחד המדפים ובין המאפים השונים פתאום אתה מבחין בכתם עובש קטן על אחד המאפים.

    מה הסיכוי לדעתך שזהו כתם העובש היחיד בכל המאפייה הענקית הזו ושעל אף כיכר לחם נוספת או לחמניה אין כתם עובש נוסף?

    (ואני מקווה שהאנושות תסלח לי על ההשוואה)

  17. יריב

    אני מעתיק שוב הודעה שרשמתי כאן לא מזמן:

    היגיון פשוט לדעתי, אתה נכנס למאפייה ענקית בגודל של יבשת ובה עשרות מיליארדי מדפים עמוסים בכיכרות לחם, לחמניות, חלות, בגטים… אתה ניגש במקרה אל אחד המדפים ובין המאפים השונים פתאום אתה מבחין בכתם עובש קטן על אחד המאפים.

    מה הסיכוי לדעתך שזהו כתם העובש היחיד בכל המאפייה הענקית הזו ושעל אף כיכר לחם נוספת או לחמניה אין כתם עובש נוסף? סיכוי אפסי אם אתה שואל אותי.

    (אני מקווה שהאנושות תסלח לי על ההשוואה)

  18. עמרי

    השוואה מדוייקת בצורה מפתיעה: מספר הפלנטות הדומות לכדור הארץ בגודל ובאקלים בגלקסיה שלנו בלבד הוא כעשרה מליארד, דומה למספר בני האדם בכדור הארץ. וביקום הנראה לעינינו יש כמאב מליארד גלקסיות

  19. עמנואל

    משחושב שאנחנו לבד ביקום שקול לאחד שחושב שהוא לבד בכדור הארץ
    במילים אחרות מטומטם

הוספת תגובה

  • (will not be published)