Ξεχάστε το «Σαν Γη»—Πρώτα θα βρούμε εξωγήινους σε πλανήτες του βολβού του ματιού

Φανταστείτε έναν κατοικήσιμο πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό αστέρι. Πιθανότατα απεικονίζετε μια παραλλαγή της Γης. Ίσως είναι λίγο πιο συννεφιασμένο ή καλυμμένο από ωκεανούς. Ίσως τα βουνά να είναι λίγο ψηλότερα. Ίσως τα δέντρα να είναι κόκκινα αντί για πράσινα. Ίσως υπάρχουν ντυμένοι ιθαγενείς… Εντάξει, ας σταματήσουμε εδώ.

Αυτή η εικόνα μπορεί κάλλιστα να είναι εντελώς εκτός βάσης. Υπάρχει καλός λόγος να πιστεύουμε ότι οι πρώτοι δυνητικά ζωντανοί κόσμοι που τώρα ανιχνεύονται γύρω από άλλα αστέρια (δείτε εδώ για παράδειγμα) πιθανώς να φαίνονται πολύ διαφορετικοί από τη Γη. Αντίθετα, αυτοί οι πλανήτες είναι πιο πιθανό να μοιάζουν με γιγάντιους βολβούς των ματιών των οποίων το βλέμμα είναι για πάντα καρφωμένο στα αστέρια που τους φιλοξενούν (κάτι που δεν συνιστώ να κάνετε με τα δικά σας μάτια).

Ας κάνουμε ένα βήμα πίσω. Οι πιο εύκολοι πλανήτες να βρεθούν είναι αυτοί που βρίσκονται σε τροχιά κοντά στα αστέρια τους. Το γλυκό σημείο για την εύρεση ενός κατοικήσιμου πλανήτη - με την ίδια θερμοκρασία με τη Γη - βρίσκεται σε πολύ μικρότερη τροχιά από αυτή της Γης γύρω από ένα αστέρι πολύ πιο αχνό από τον Ήλιο. Αλλά υπάρχουν συνέπειες από την ύπαρξη μικρότερης τροχιάς. Ένας πλανήτης κοντά στο αστέρι του αισθάνεται ισχυρές παλίρροιες από το αστέρι του, όπως τις παλίρροιες που νιώθει η Γη από τη Σελήνη, αλλά πολύ πιο δυνατές. Οι ισχυρές παλίρροιες αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο περιστρέφεται ένας πλανήτης. Οι παλίρροιες οδηγούν την λοξότητα του πλανήτη στο μηδέν, που σημαίνει ότι ο ισημερινός του πλανήτη είναι απόλυτα ευθυγραμμισμένος με την τροχιά του. Ο πλανήτης θα είναι επίσης «κλειδωμένος παλιρροιακά»:Δείχνει πάντα την ίδια πλευρά στο αστέρι. Μοιάζει κάπως έτσι:

Εάν στέκεστε στην επιφάνεια ενός πλανήτη σαν αυτόν, ο Ήλιος θα παρέμενε σταθερός σε ένα σημείο στον ουρανό. Το ημισφαίριο που βλέπει το αστέρι βρίσκεται σε συνεχές φως της ημέρας και το μακρινό ημισφαίριο σε συνεχές σκοτάδι. Ενδιάμεσα βρίσκεται ένα δαχτυλίδι αιώνιου ηλιοβασιλέματος, πιθανότατα το πιο ρομαντικό μέρος στο Σύμπαν. Το πιο καυτό μέρος του πλανήτη είναι η τοποθεσία όπου το αστέρι βρίσκεται ακριβώς από πάνω (το «υποαστρικό σημείο» στο astro-speak). Το πιο ζεστό μέρος της Γης απλώνεται στις τροπικές περιοχές, ανάλογα με την ώρα και την εποχή. Αλλά σε έναν παλιρροιακά κλειδωμένο πλανήτη, ο Ήλιος παραμένει στην ίδια θέση στον ουρανό και το hot spot δεν μετακινείται ποτέ. Αυτό δημιουργεί ορατές διαφορές στην επιφάνεια του πλανήτη. το σχετικά μικρό hot spot είναι η «κόρη» ενός πλανήτη του βολβού του ματιού.

Οι πλανήτες του βολβού του ματιού έρχονται σε όλα τα είδη των γεύσεων, ανάλογα με τις συνθήκες. Θα ρίξουμε μια ματιά σε δύο παραδείγματα:πλανήτες «καυτό βολβό του ματιού» και «παγωμένο βολβό του ματιού». Ένας καυτός πλανήτης του βολβού του ματιού βρίσκεται κοντά στο αστέρι του, σε μια τροχιά που τον καθιστά θερμότερο συνολικά από τη Γη. Είναι φλογερό από την πλευρά της ημέρας και θανατηφόρο κρύο από την πλευρά της νύχτας. Το νερό του πλανήτη βράζεται την ημέρα και παγώνει τη νύχτα. Αλλά οι άνεμοι μεταφέρουν τους υδρατμούς από την πλευρά της ημέρας προς την πλευρά της νύχτας για να παγώσουν. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια κρύα παγίδα :όλο το νερό του πλανήτη μπορεί να κλειδωθεί σε ένα τεράστιο στρώμα πάγου στη μόνιμη πλευρά της νύχτας. Ξηρή πλευρά ημέρας, νυχτερινή πλευρά καλυμμένη με πάγο.

Όμως η ιστορία δεν τελειώνει εκεί. Όταν ένα στρώμα πάγου γίνει αρκετά παχύ, το κάτω στρώμα του λιώνει από την πίεση. Αυτό κάνει τον πάγο να ρέει προς τα κάτω, όπως κάνουν οι παγετώνες στη Γη. Έτσι, το παχύ νυχτερινό κάλυμμα πάγου ενός ζεστού βολβού του ματιού απλώνεται και ρέει αργά προς την πλευρά της ημέρας. Μπορεί να υπάρχει μια στάλα νερού που ρέει στο φως για να εξατμιστεί ξανά. Τα μοντέλα μας προβάλλουν ότι υπάρχουν χαρακτηριστικά μοτίβα ανέμου που συσσωρεύουν σύννεφα σε μια συγκεκριμένη περιοχή στη νυχτερινή πλευρά (δυστυχείς λεπτομέρειες εδώ). Η ανομοιόμορφη εμφάνιση του πλανήτη μπορεί πραγματικά να μοιάζει με βολβό του ματιού. Τα ποτάμια που ρέουν από την πλευρά της νύχτας για να εξατμιστούν τελικά από την πλευρά της ημέρας μπορεί να μοιάζουν ακόμη και με φλέβες.

Πού σε έναν καυτό πλανήτη του ματιού θα μπορούσατε να ζήσετε; Είναι μια κλασική ιστορία Goldilocks. Η πλευρά της ημέρας είναι ψητό και στεγνό. Η νυχτερινή πλευρά είναι παγωμένη και παγωμένη. Ενδιάμεσα, είναι σωστό! Το γλυκό σημείο —ας το ονομάσουμε «δαχτυλίδι της ζωής»— βρίσκεται στον εξολοθρευτή , το όριο μεταξύ νύχτας και ημέρας. Το δαχτυλίδι της ζωής οριοθετείται από ερήμους από τη μια πλευρά και πάγο από την άλλη. Υπάρχει μια συνεχής ροή νερού από την πλευρά της νύχτας προς την πλευρά της ημέρας - μια σειρά από ποτάμια, που ρέουν όλα προς την ίδια κατεύθυνση. Ο Ήλιος είναι στερεωμένος στον ουρανό ακριβώς στον ορίζοντα και η περιοχή είναι σε μόνιμο φως. Οι συνθήκες είναι σχεδόν ίδιες σε όλη τη διαδρομή της ζωής. Μπορεί κανείς να φανταστεί τη βλάστηση να ακολουθεί τους ποταμούς στην πλευρά της ημέρας μέχρι να στεγνώσουν, με διάφορα οικοσυστήματα να παρεμβάλλονται κατά μήκος της διαδρομής. Θα μπορούσαν να υπάρχουν βουνά στην άκρη των στρωμάτων πάγου, καθώς οι ήπειροι που καλύπτονται από πάγο θα βαραίνουν πολύ.

Οι παγωμένοι βολβοί των ματιών είναι επίσης παλιρροιακά κλειδωμένοι στα αστέρια τους, αν και οι τροχιές τους είναι μεγαλύτερες από αυτές των καυτών πλανητών του βολβού του ματιού και η θερμότητα είναι ελλιπής. Αυτό που έχουν οι παγωμένοι πλανήτες του βολβού του ματιού είναι μια αφθονία νερού—η νυχτερινή πλευρά καλύπτεται από πάγο και υπάρχει αρκετή αστρική θέρμανση στο υποαστρικό σημείο ώστε το νερό να παραμείνει υγρό. Υπάρχει ουσιαστικά μια μεγάλη λίμνη στη μέση ενός παγκόσμιου παγωμένου τοπίου. Κάτω από τον επιφανειακό πάγο, ο ωκεανός καλύπτει ολόκληρη την υδρόγειο. Είναι παρόμοιο με το φεγγάρι του Δία, Ευρώπη, αλλά με μια μεγάλη τρύπα στον πάγο.

Πού θα θέλατε να ζήσετε σε έναν παγωμένο πλανήτη του ματιού; Η υποβρύχια ζωή θα μπορούσε να υπάρχει σε όλο τον υπόγειο ωκεανό, αλλά η επιφανειακή ζωή που βασίζεται σε υγρό νερό θα πρέπει να παραμείνει κοντά στη λίμνη. Ωστόσο, οι συνθήκες κοντά στο υποαστρικό σημείο θα ήταν ακραίες:ισχυρή αστρική ακτινοβολία στη μέση ενός άγονου παγωμένου τοπίου. Το καλύτερο μέρος για να ζεις θα ήταν πιθανώς δίπλα στην παγωμένη ακτή της λίμνης και σίγουρα θα ήταν πλεονεκτικό να είσαι αμφίβιο (εξέλιξη, κανείς;).

Αλλά υπάρχει ένας εγγενής κίνδυνος να ζεις σε έναν παγωμένο πλανήτη του ματιού. Εάν, για κάποιο λόγο, η λίμνη πάγωσε, πιθανότατα δεν θα ξαναέλιωνε ποτέ. Το υγρό νερό, όντας σκούρο, απορροφά το μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού φωτός που το χτυπά. Αλλά ο στερεός πάγος είναι πολύ αντανακλαστικός. Έτσι, εάν οι ωκεανοί ενός πλανήτη παγώσουν, η ποσότητα ενέργειας που απορροφάται από το αστέρι θα έπεφτε επίσης, καθιστώντας τον πλανήτη ακόμα πιο κρύο. Αυτή η ανατροφοδότηση θα ωθούσε έναν παγωμένο βολβό του ματιού σε μια κατάσταση πλήρως καλυμμένη με πάγο από την οποία μπορεί να μην ανακάμψει ποτέ.

Οι θερμοί βολβοί του ματιού και οι παγωμένοι πλανήτες του βολβού του ματιού είναι ακραίες περιπτώσεις, αλλά οποιοσδήποτε πλανήτης είναι παλιρροιακά κλειδωμένος στο αστέρι του είναι πιθανό να φαίνεται πολύ διαφορετικός από την πλευρά της ημέρας και την πλευρά της νύχτας. Οι διαφορές μπορεί να προέρχονται από σύννεφα που συγκεντρώνονται σε ορισμένες περιοχές, από το προτιμώμενο λιώσιμο του πάγου στην πλευρά της ημέρας ή το πάγωμα του πάγου στη νυχτερινή πλευρά ή από οποιαδήποτε άλλη πιθανή πηγή. Ο γαλαξίας μπορεί να είναι γεμάτος με άγριες ποικιλίες πλανητών του βολβού του ματιού! Η αναζήτηση για ζωή σε άλλους πλανήτες σχεδόν σίγουρα θα ξεκινήσει με αυτούς τους κόσμους.

Ο Sean Raymond είναι ένας αστρονόμος που μελετά το σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητικών συστημάτων. Δημοσιεύει επίσης blog στο planetplanet.net.

ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ:Ποιον εξωπλανήτη θα επισκεπτόσασταν;

Αυτή η κλασική ανάρτηση Facts So Romantic δημοσιεύτηκε αρχικά τον Φεβρουάριο του 2015.