Kosmische Strahlung erschüttert die Lebenschancen eines Planeten

Kosmische Strahlung erschüttert die Lebenschancen eines Planeten

Video: First image of Black Hole swallows spotlight | Al Jazeera English (Kann 2020).

Anonim

von Charles Q. Choi, Astrobio.net

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Mysteriöse kosmische Strahlen bombardieren ständig die Erde aus dem Weltraum. Jetzt stellen Wissenschaftler fest, dass diese energetischen Partikel die Existenz von Leben auf fremden Planeten einschränken können.

Kosmische Strahlung verwirrt Wissenschaftler noch mehr als ein Jahrhundert nach ihrer Entdeckung. Diese geladenen subatomaren Teilchen bewegen sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum, ein paar seltsamerweise mit Energien, die bis zu 100 Millionen Mal über das hinausgehen, was mit dem stärksten Teilchenbeschleuniger der Erde möglich ist. Es wird angenommen, dass kosmische Strahlen Atomkerne sind, wobei die überwiegende Mehrheit Protonen oder Wasserstoffkerne sind.

Wenn kosmische Strahlen auf die Erdatmosphäre treffen, erzeugen sie eine Schauer anderer Teilchen, einschließlich Myonen, die wesentlich schwerere Versionen ihrer Cousine, des Elektrons, sind. Einige dieser Partikel erreichen die Erdoberfläche und können das Leben an Land und in den Ozeanen schädigen - Myonen können sogar mehrere hundert Meter unter der Erdoberfläche eindringen.

Die Wissenschaftler untersuchten, wie kosmische Strahlung die Bewohnbarkeit ferner fremder Welten beeinflussen könnte. Die Hunderte von Exoplaneten, die Astronomen in den letzten zwei Jahrzehnten mithilfe von Boden- und Weltraumteleskopen entdeckt haben, haben die Möglichkeit geweckt, dass in einigen von ihnen außerirdisches Leben zu Hause sein könnte. Das Interesse richtet sich insbesondere auf Welten in sogenannten Siedlungs- oder Goldlöckchengebieten, die genügend Wärme erhalten, um Oberflächen zu besitzen, die Wasser flüssig halten und nicht gefrieren können - auf der Erde gibt es praktisch überall Leben, wo sich flüssiges Wasser befindet.

Die Forscher schlussfolgerten, dass der Strahlungspegel, den ein Planet empfängt, dazu beiträgt, seine Bewohnbarkeit zu kontrollieren. Während ein Planet im Vergleich zur Strahlung seines Sterns viel weniger galaktische kosmische Strahlen sehen kann, ist die durchschnittliche Energie der kosmischen Strahlen viel höher als die der Photonen und Protonen des Sterns, weshalb sie für die Fokussierung von entscheidender Bedeutung sind.

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"Wenn die Strahlendosis zu hoch ist, kann das Leben, wie wir es kennen, nicht existieren", sagte die Studienautorin Dimitra Atri, Physikerin am Blue Marble Space Institute of Science, einem gemeinnützigen Institut mit einem weltweiten Netzwerk von Wissenschaftlern.

Die Forscher konzentrierten sich auf zwei Faktoren, die die Dosis der kosmischen Strahlung eines Planeten beeinflussen könnten - die Stärke seines Magnetfelds und die Tiefe seiner Atmosphäre.

"Ich habe über dieses Problem nachgedacht, als ich über Mars und Erde nachdachte, die Nachbarn von nebenan sind, und darüber, wie wir hier auf der Erde eine blühende Biosphäre haben, während man sicher sagen kann, dass Mars keine blühende Biosphäre auf seiner Oberfläche hat. Warum ist das so?" Sagte Atri. "Der Hauptfaktor ist, dass der Mars ein hohes Maß an Strahlung aufweist - die Atmosphäre auf dem Mars ist im Vergleich zur Erde nahezu vernachlässigbar, sehr, sehr klein, und sie hat kein planetarisches Magnetfeld, sodass sie nicht vor den kosmischen Strahlen abgeschirmt ist, die überall in der Erde zu finden sind Die Galaxie. Also habe ich mich gefragt, wie Zwischenszenarien aussehen könnten, die zwischen diesen beiden Extremen liegen. "

Die Forscher simulierten Planeten, die von solchen ohne Magnetfeld bis zu solchen mit Erdstärke reichen, und Welten mit Atmosphären, die von Erdstärke bis zu einem Zehntel der Erdstärke reichen.

"Wir wissen, dass das Magnetfeld um die Erde uns vor diesen schädlichen kosmischen Strahlen schützt, und wir dachten, dass Magnetfelder der Hauptfaktor sein werden, der die Strahlungsdosis an die Oberfläche steuert", sagte Atri.

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Unerwartet "fanden wir, dass die Dicke der Atmosphäre eines Planeten ein viel wichtigerer Faktor für die Bestimmung der Strahlungsdosis eines Planeten ist", sagte Atri gegenüber dem Astrobiology Magazine. "Wenn Sie die Erde genommen und das Magnetfeld vollständig entfernt hätten, würde sich die Strahlungsdosisrate um zwei erhöhen, was eine große Zunahme darstellt, aber dennoch sehr geringe Auswirkungen hätte und keine Auswirkungen auf uns hätte. Wenn jedoch Wenn Sie das Magnetfeld beibehalten und die Atmosphäre so verringern, dass es ein Zehntel so dick ist, erhöht sich die Strahlungsdosis um mehr als zwei Größenordnungen. "

Planeten um rote Zwergsterne werden oft als Hauptziele für die Suche nach außerirdischem Leben angesehen, da diese relativ dunklen Sterne im Universum weit verbreitet sind und mindestens 80 Prozent der Gesamtzahl der Sterne ausmachen. Theoretische Berechnungen deuten darauf hin, dass Planeten in den bewohnbaren Gebieten in der Nähe von Roten Zwergen mit größerer Wahrscheinlichkeit schwächere Magnetfelder aufweisen, insbesondere bei sogenannten Super-Erden, großen felsigen Planeten mit der zehnfachen Masse der Erde. Astrobiologen befürchteten, diese schwachen Magnetfelder könnten sie zu schlechten Kandidaten für das Leben machen, aber diese neuen Erkenntnisse legen nahe, dass schwache Magnetfelder weniger ein Problem darstellen, als sie dachten.

Zukünftige Forschungen könnten untersuchen, wie zunehmende Strahlung die Entwicklung des Lebens beeinflusst, sagte Atri. "Die meisten Studien über die Auswirkungen von Strahlung auf das Leben setzen Organismen größtenteils sehr hohen Strahlungsdosen aus, um festzustellen, ob sie abgetötet werden oder nicht, aber ich denke, dass systematische Studien, die die Anzahl der empfangenen Strahlenmikroben allmählich erhöhen, zeigen könnten, wie sie sich in Umgebungen entwickeln, in denen viel Strahlung vorhanden ist kosmische Strahlung ", sagte er.

Atri und seine Kollegen B. Hariharan und Jean-Mathias Griessmeier stellten ihre Ergebnisse in der Oktoberausgabe der Zeitschrift Astrobiology vor .