Astronomi

Ville en exoplanet uden aksial hældning ikke have årstider?

Ville en exoplanet uden aksial hældning ikke have årstider?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ville en jordanalogisk exoplanet, der roterer omkring en solanalog, men uden aksial hældning, ikke have nogen årstider?

Ville det ligne, hvordan Los Angeles ikke har meget mærkbare årstider sammenlignet med andre dele af jorden?


Der er flere faktorer, der forårsager årstider. I omtrentlig rækkefølge fra mindst til mest spekulative:

  • Axial Tilt: Dette er langt den væsentligste faktor til bestemmelse af, hvad sæsonen er på Jorden. Som du måske ved, påvirker aksial hældning årstiderne, fordi lyset "spredes", når det falder på en vinklet overflade. Bemærk, at tilt forårsager forskellige årstider i forskellige halvkugler. En planlagt planet kunne stadig have årstider af nogen af ​​disse andre grunde.
  • Excentricitet: Jordens bane er meget tæt på cirkulær, så excentricitet har næsten ingen indflydelse på at forårsage dens årstider (og faktisk er IIRC, i øjeblikket er Jordens excentricitet lille virkning faktisk modsatte dets årstider). En exoplanet med høj excentricitet kunne let have over hele planeten årstider på grund af varierende afstand fra solen.
  • Star Systems: Som en kommentator nævnt, kan en anden faktor være, hvor mange stjerner et system har. Hvis et sådant solsystem er stabilt (hvilket overraskende nok kan være, selvom jeg ikke kan finde artiklen i øjeblikket), kan du få årstider afhængigt af hvor stjernerne befinder sig i deres indbyrdes kredsløb. Et binært stjernesystem ville for eksempel have vinterperioder, hvor stjernerne flugter med planeterne (så den ene blokerer den anden) og sommerperioder, hvor stjernerne er side om side.
  • Stjernevariation: (Fra en kommentar): tro det eller ej, solen har faktisk "årstider" (her), der er i størrelsesordenen et årti eller deromkring. Disse har ikke meget indflydelse på jordens klima, da de på solen hovedsagelig forårsager magnetiske forstyrrelser, men på en exoplanet kan stjernens magnetiske forstyrrelser være relativt større, hvilket vil føre til betydelige temperatur- / lysstyrkevariationer, der vil oversætte til årstider.
  • Intern energi: Planeter kunne have forskellige / cykliske energikilder i sig, ligesom solmasser. I vores eget solsystem skyldes Jupiters årstider delvist dette. På en jordplanet kan variationer stamme fra for eksempel vulkansk aktivitet. Negative feedback-sløjfer af denne art viser svingninger. Disse slags ændringer tæller måske ikke som "årstider" for dig, da de sker over større tidsplaner.
  • Opbevaret energi: Jordens årstider er komplicerede af havene, som i høj grad påvirker årstidernes intensitet, især i Amerika. Især er der forskellige cyklusser, der fungerer som undersæsoner, der ligger til grund for de vigtigste. Pacific Decadal Oscillation påvirker for eksempel årstider fra hinanden. Jeg kan ikke se, hvorfor en exoplanet ikke kunne have lignende cyklusser, der i modsætning til i tilfældet med jorden er den vigtigste faktor til bestemmelse af årstider. Dette kunne også lagres gravitationsenergi; for eksempel i et tidelåst eksoplanet / månesystem.

Hvis du mener en ægte jordlignende analog (i den forstand at være nøjagtig-ligesom-jord-på-hver-vej-undtagen-aksial-tilt), så nej - det ville ikke have mærkbare årstider, da ingen af ovenstående faktorer gælder virkelig.


Nemlig. Årstider og dens forskel mellem den nordlige og sydlige halvkugle skyldes jordens akse. Men det er ikke det eneste, der er involveret. En anden vigtig kendsgerning er kredsløbets excentricitet: en meget excentrisk bane ville forårsage en hel planet "sommer", når omkring periheliet og en hel planet "vinter" nær aphelionet.

Der ville også være ekstreme permanente varme zoner nær ækvator og ekstreme permanente kolde zoner ved poler.


Hvis den ikke ville have nogen aksial hældning, og den roterer i en bane, der ikke rigtig er excentrisk, ville den ikke have nogen årstider. Hvis det har (virkelig) høj excentricitet, ville det have årstider, men de ville være varme over hele planeten en del af året, og end koldt over hele planeten den anden del af året. På jorden på grund af den aksiale hældning har vi vinter på den nordlige halvkugle, i det øjeblik, der er sommer på den sydlige halvkugle.


Jeg betragtede dette som en forklaring på George R. R. Martins bøger, hvor der kunne gå flere år i løbet af hver sæson. Hvis planeten ikke havde nogen aksial hældning og meget lidt excentricitet i sin bane, ville der ikke være nogen årlige årstider. Men hvis solenergiproduktionen vil variere tilstrækkeligt, kan du have årstider med inkonsekvente cyklustider, der måles i årtier.

Så jeg tænkte, "Ha, det er muligt."

Så bemærkede en eller anden karakter i bogen "dagene blev kortere", og jeg måtte kaste den ud. I en sådan verden ville daglængden altid være den samme, og den ville altid matche natlængden.


Disse 2 exoplaneter kan have årstider og stabile klimaer

Kunstnerens koncept af Kepler-186f, den første af de 2 studerede planeter, menes nu at have årstider og et stabilt klima. Billede via NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle.

Vi hører undertiden udtrykket Jordlignende i beskrivelsen af ​​exoplaneter, der kan ligne vores egen verden. Vilkårene Jordlignende eller jordanalog fremkalder visioner om fremmede oceaner og kontinenter, der vrimler med liv. Men hvor ligner jorden måske sådanne fjerne verdener? Vi kender stadig ikke svaret på det spørgsmål endnu, men en ny forskningsundersøgelse & # 8211, der blev annonceret af Georgia Institute of Technology den 28. juni 2018 & # 8211 viser, at der faktisk kan være nogle fremmede verdener, der minder meget om Jorden med hensyn til deres årstider og stabile klimaer.

Undersøgelsen fokuserer på to kendte exoplaneter, en omtrent samme størrelse som Jorden og den anden en superjord (større end Jorden, men mindre end gaskæmperne Uranus eller Neptun). Forskerne fandt beviser for, at begge planeter sandsynligvis har årstider og stabile klimaer, ligesom Jorden har. Kepler-186f er mindre end 10 procent større end Jorden, 500 lysår væk i stjernebilledet Cygnus Svanen. Det er en af ​​fem kendte planeter i det planetariske system og kredser inden for den beboelige zone, selvom dens værtsstjerne er en rød dværg. Kepler-62f er cirka 40 procent større end Jorden, 1.200 lysår væk i stjernebilledet Harpen Lyra.

Forskergruppen ledet af Georgia Tech-astronomen Gongjie Li og kandidatstuderende Yutong Shan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics brugte computersimuleringer til at bestemme den aksiale hældning på hver planet. Resultaterne viste, at de aksiale hældninger af begge planeter er stabile, ligesom Jorden, hvilket betyder, at planeterne ville opleve regelmæssige årstider og stabile klimaer. Det er gode nyheder med hensyn til, hvor beboelige planeterne kan være, selvom der selvfølgelig også er andre faktorer at tage højde for, såsom vand, sammensætning, atmosfære, osv.

Kepler-186f var den 1. eksoplanet på jorden, der blev opdaget i en beboelig zone for en anden stjerne. Billede via NASA. Kunstnerens koncept af Kepler-62f, den 2. planet, der har årstider og et stabilt klima. Billede via NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle.

Planeter med meget variable aksiale hældninger, som Mars, er mindre tilbøjelige til at have så stabile miljøer. Mars & # 8217 aksial tilt har været meget ustabil og svinget fra nul til 60 grader over milliarder af år og menes at være en vigtig årsag til, at Mars mistede det meste af sit vand og blev til den kolde, tørre ørkenverden, vi ser i dag.

Jordens aksiale hældning har været meget mere stabil og varierer fra 22,1 til 24,5 grader hvert 10.000 år eller deromkring. Ifølge Li:

Mars er i den beboelige zone i vores solsystem, men dens aksiale hældning har været meget ustabil og varierer fra nul til 60 grader. Denne ustabilitet bidrog sandsynligvis til henfaldet af Mars-atmosfæren og fordampningen af ​​overfladevand.

Mars er et godt eksempel på, hvad der kan ske, når en planet ikke har en stabil aksial hældning. Et stabilt klima har været vigtigt for den fortsatte udvikling af livet på jorden. Jordens aksiale variationer er stort set blevet holdt i skak af Jordens store måne, som Mars ikke har. Månen og Jorden interagerer stærkt tyngdekraften med hinanden. Hvis Jorden ikke havde nogen måne, ville dens centrifugeringsakse gå i samme hastighed som kredsløbssvingningen, hvilket kunne forårsage store variationer i den aksiale hældning. Som Li forklarede:

Det ser ud til, at begge eksoplaneter er meget forskellige fra Mars og Jorden, fordi de har en svagere forbindelse med deres søskende planeter. Vi ved ikke, om de har måner, men vores beregninger viser, at selv uden satellitter ville spinakserne i Kepler-186f og 62f have været konstante over titusinder af år.

Udsigt over Mars fra Mars Orbiter Mission (Indien). Mars og vilde aksiale ændringer forhindrede det i at have et langsigtet stabilt klima. Billede via ISRO.

Som det ser ud nu, er både Kepler-186f og Kepler-62f kandidater til at have beboelige forhold på deres overflader, men der er stadig mere, vi har brug for at lære om dem. Massen, sammensætningen og tætheden af ​​Kepler-186f er stadig ukendt, afgørende faktorer for at hjælpe med at vurdere beboelighed. Som Li bemærkede:

Vores undersøgelse er blandt de første til at undersøge klimastabilitet på exoplaneter og føjer til den voksende forståelse af disse potentielt beboelige nærliggende verdener.

Planeter med stabile klimaer vil sandsynligvis være i stand til at støtte livet, i det mindste som vi kender det på Jorden. Hvad med planeter med stadigt skiftende klimaer? Shan er optimistisk over selv disse verdener:

Jeg tror ikke, vi forstår nok om livets oprindelse til at udelukke muligheden for deres tilstedeværelse på planeter med uregelmæssige årstider. Selv på jorden er livet bemærkelsesværdigt forskelligt og har vist utrolig modstandsdygtighed i ekstraordinært fjendtlige miljøer. Men en klimatisk stabil planet kan være et mere behageligt sted at starte.

Jordens aksiale hældning er forblevet ganske stabil takket være tilstedeværelsen af ​​vores store måne. Vores stabile, beboelige klima har gjort det muligt for livet at trives. Billede via NASA / NOAA / GSFC / Jason Major.

Et stigende antal eksotiske planeter på jorden og superjord er blevet opdaget, inklusive i deres stjerners beboelige zoner, skønt det er for tidligt at kalde nogen af ​​dem jordlignende endnu specifikt. Denne nye forskning viser, hvordan nogle skal have aksiale hældninger og klimaer, der er ideelle for livet at eksistere.

Bundlinjen: At finde andre jordlignende planeter er den hellige gral ved exoplanetforskning. De nye fund, der viser stabile aksiale hældninger og sandsynligvis stabile klimaer på Kepler-186f og Kepler-62f, er et stort skridt i den retning. Der er stadig meget mere arbejde, der skal udføres, men forskere kommer nu tættere på at opdage en verden, der ligner vores og ikke kun beboelig, men måske endda fyldt med liv.


Jordlignende eksoplanet kan have årstider, stabilt klima

To exoplaneter i deres stjernes beboelige zoner har sandsynligvis stabile klimaer og regelmæssige årstider, har forskere opdaget. En af dem, mener astronomer, er omtrent størrelsen på jorden.

I simuleringer undersøgt af forskere fra Georgia Tech og Harvard University synes både Kepler-186f og Kepler-62f at vippe støt på deres akse som Jorden. Begge planeter, mener forskere, er relativt gode kandidater til livet.

Den måde, hvorpå en planet vipper på sin akse, påvirker, hvor meget lys der når overfladen, hvilket igen påvirker dens klima. En variabel aksial hældning på Mars kan for eksempel hjælpe med at forklare, hvorfor den røde planet skiftede fra våd til utrolig tør.

Selvom Mars ligger inden for solens beboelige zone og mdashclose nok til at flydende vand fortsætter & mdashit er en ufrugtbar ørken. Planetens aksiale hældning er svinget fra nul til 60 grader, sagde studieforfatter og Georgia Tech-assistent professor Gongjie Li i en universitetserklæring. "Denne ustabilitet bidrog sandsynligvis til henfaldet af Mars-atmosfæren og fordampningen af ​​overfladevand."

Den komplekse tyngdekraftsgymnastik fra andre planeter i det samme system kan vrikke en planets orienteringsvinkel, når den drejer rundt om sin stjerne. Ved den rette hastighed kan dette få planetens akse til at svinge frem og tilbage. Satellitter som måner kan dog dæmpe disse gynger og afregne en planets aksiale hældning.

Jordens aksiale hældning bevæger sig fra kun 22,1 til omkring 24,5 grader hvert 10.000 år eller deromkring. Mars står over for meget større wobbles uden en stor nok satellit til at trække i sine bevægelser.

”Det ser ud til, at begge eksoplaneter er meget forskellige fra Mars og Jorden, fordi de har en svagere forbindelse med deres søskende planeter,” sagde Li. "Vi ved ikke, om de besidder måner, men vores beregninger viser, at selv uden satellitter ville spinakserne i Kepler-186f og 62f have været konstante i løbet af titusinder af år."

Kepler-62f ligger cirka 1.200 lysår væk i stjernebilledet Lyra. Superjorden er cirka 40 procent større end vores eget stenede hjem. Forskere mener, at det enten er jordbaseret eller dækket af vand.

Kepler-186f, der blev set i 2014, ligger kun 500 lysår fra jorden. Denne planet kredser om sin stjerne i et femplanetsystem i Cygnus-konstellationen. Den første planet opdaget med en lignende radius som vores egen, den er kun 10 procent større end Jorden. Kepler-186f år er meget kortere end vores egne, da det fuldfører en bane på 130 dage.

"Jeg tror ikke, vi forstår nok om livets oprindelse til at udelukke muligheden for deres tilstedeværelse på planeter med uregelmæssige årstider," sagde studieforfatter Yutong Shan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i erklæringen.

"Selv på jorden er livet bemærkelsesværdigt forskelligt og har vist utrolig modstandsdygtighed i ekstraordinært fjendtlige miljøer. Men en klimatisk stabil planet kan være et mere behageligt sted at starte," sagde Shan.


Nogle exoplaneter vipper for meget, og det skubber alle fra hinanden

En kunstners indtryk af eksoplaneter, der kredser om en stjerne. NASA / JPL-Caltech

Eksplosionen af ​​exoplanetopdagelser i det sidste årti har styrket vores håb om at finde en anden verden som Jorden et eller andet sted i galaksen. Men det bidrog også til en ny bevidsthed om mærkelige særegenheder i stjernesystemer ud over vores egne - hvor planeter udviser bizarre opstillinger og excentriske konfigurationer uden nogen god forklaring. Den tilbøjelighed til, at par exoplaneter tilsyneladende skubber sig ind i baner, der er mere uregelmæssige fra hinanden, end de burde være, har for eksempel forvirret astronomer i næsten et årti.

Endelig ser det ud til, at vi har nogle svar på, hvorfor dette sker, og hvad det betyder at finde beboelige verdener. Nye fund offentliggjort i Naturastronomi antyder, at disse eksoplanetpar ofte udviser poler, der er meget skarpt vippede, hvilket fremmer en & # 8220obliquity & # 8221 (forholdet mellem en planetens akse og dens bane), der skubber planeterne fra hinanden. Planeter kan opleve ekstreme sæsonændringer og barske klimaer som et resultat, hvilket påvirker deres evne til at opretholde miljøer, der er beboelige til en eller anden slags liv.

Ud fra det, vi i øjeblikket ved om planets banemekanik omkring stjerner, forventer vi at se visse konfigurationer. Planeter og måner falder ofte ind i såkaldte orbitale resonanser, hvor de passerer hinanden på de samme punkter, som de går på deres separate baner. Bestemt ikke alle planeter og måner opfører sig sådan, men resonanser sker oftere end ikke. Det er ikke kun et tilfældigt fænomen - det er fysik.

Men siden vi begyndte at opdage flere og flere exoplaneter, har astronomer bemærket, at mange planetariske par i andre stjernesystemer har kredsløbsperioder, der trodser resonanser og falder i kredsløb, der er langt længere fra hinanden end forventet. Og ingen af ​​de mistænkte grunde - som tyngdevirkningerne af asteroider eller overskydende kosmisk gas - har nogensinde siddet fast.

Alligevel har vi altid haft et par spor at arbejde med. Det var allerede kendt fra tidligere forskning (inklusive observationer af Jupiters måner og den berygtede skrå Uranus), at kredsløb mellem to kroppe kunne stikkes fra hinanden, hvis der var nok energi til at blive spredt. Hvis planeten havde en tæt bane til sin stjerne, kunne stjernen hæve mere ekstreme tidevand på planeten, hvilket derefter ville være effektiv til at konvertere kredsløbsenergi til varmeenergi. Spredningen af ​​den varmeenergi kan så være nok til faktisk at flytte planetens bane.

Men en tæt bane i sig selv ville ikke forklare, hvad astronomer så i mange af disse eksoplanetære systemer. Noget andet bidrog til den ekstreme tidevandsafledning, der kunne skifte hele verdener. Og som det viste sig, kunne den faktor meget vel være store aksiale hældninger. Unge planeter med friske nye baner i koncentrerede regioner kan blive tvunget til at opretholde høje skråstillinger, og igen får banerne til at skifte meget mere radikalt end forudsagt. I par af planeter bevægede banerne sig længere væk fra resonansmønstre.

"Obliquities skaber stærke tidevand, og tidevand bevæger sig eller" skulpturerer "baner," siger Sarah Millholland, en astronom ved Yale University og hovedforfatteren af ​​den nye undersøgelse. ”Indtil nu var den typiske antagelse, at tætte exoplaneter har nul aksial hældning. Vores undersøgelse antyder andet. ”

Undersøgelsen viser kun en teori, og der har ikke været nogen direkte målinger af aksiale hældninger af exoplanet for at styrke denne hypotese. Men dette er stadig sandsynligvis den bedste forklaring på, hvad der har været et årti-langt mysterium i astronomisamfundet, og virkningerne er ikke noget at spotte. Hele bestræbelserne på exoplanetforskning bevæger sig fremad i håbet om at finde en beboelig verden, og de nye fund bekræfter den betydning, som visse astrofysiske mekanikker har, når det kommer til denne søgning. Disse skråstillinger forstyrrer ikke kun klimaer og vejrmønstre, men de kan også resultere i overskydende varmeaflejring på planeten. Det kunne gøre forskellen mellem potentielt hyggelige jordarter fra sårende og kvælende vener.

& # 8220Ved stort set alle de planeter, Kepler opdagede, er fuldstændig ubeboelige, & # 8221 siger Yale-astronom Gregory Laughlin, en medforfatter af det nye papir. & # 8220Dette inkluderer planetpar, som vi tror har mindst et medlem med høj skråstilling. Det, vi finder interessant fremad, er dog, at mange potentielt beboelige planeter, der kredser om stjerner med lav masse, kan være underlagt den skråtstillingsmekanisme, som vi har udforsket. & # 8221 Mest bemærkelsesværdigt inkluderer dette det berygtede syv-planet TRAPPIST-1-system. , hvor tre verdener befinder sig i den beboelige zone og fem i alt udviser forskellige potentialer for at besidde flydende overfladevand.

Laughlin understreger, at selvom det er klart at have en høj skråstilling, vil det have konkret indvirkning på en planetens klima, er det stadig et spørgsmål om debat om, hvor store skråninger vil påvirke en planets beboelighed som helhed. Jordens 23,5 graders hældning udgør naturligvis ikke noget problem her, men det kan være skarpt nok til at forårsage forstyrrende effekter i et stjernesystem kun snesevis af lysår væk.

Der skal være masser af opfølgningsarbejde for faktisk at bekræfte, hvad der sker, og det begynder med faktisk at observere og karakterisere eksoplanetens skråstillinger. Men uden en undersøgelse som denne ville skråninger stadig være under radaren for de fleste astronomer. ”Vi brugte en teori, der var blevet anvendt til noget uklare specielle tilfælde i vores eget solsystem, og viste, at den kan fungere smukt i den ekstrasolære sammenhæng,” siger Laughlin.


Disse 2 exoplaneter kan have årstider og stabile klimaer

Kunstnerens koncept Kepler-186f, den første af de 2 studerede planeter, menes nu at have årstider og et stabilt klima. Billedkredit: NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle

Vi hører undertiden udtrykket Jordlignende i beskrivelsen af ​​exoplaneter, der kan ligne vores egen verden. Udtrykkene & # 8220Jordlignende & # 8221 eller Jordanalog fremkalder visioner om fremmede oceaner og kontinenter, der vrimler af liv. Men hvor ligner jorden måske sådanne fjerne verdener virkelig? Vi kender stadig ikke svaret på det spørgsmål endnu, men en ny undersøgelse - annonceret af Georgia Institute of Technology den 28. juni 2018 - viser, at der muligvis kan være nogle fremmede verdener, der ligner jorden jævnligt med hensyn til deres årstider og stabile klimaer.

Undersøgelsen fokuserer på to kendte exoplaneter, en omtrent samme størrelse som Jorden og den anden en superjord (større end Jorden, men mindre end gaskæmperne Uranus eller Neptun). Forskerne fandt beviser for, at begge planeter sandsynligvis har årstider og stabile klimaer, ligesom Jorden har. Kepler-186f er mindre end 10 procent større end Jorden, 500 lysår væk i stjernebilledet Cygnus Svanen. Det er en af ​​fem kendte planeter i det planetariske system og kredser inden for den beboelige zone, selvom dens værtsstjerne er en rød dværg. Kepler-62f er cirka 40 procent større end Jorden, 1.200 lysår væk i stjernebilledet Harpen Lyra.

Forskergruppen, ledet af Georgia Tech-astronomen Gongjie Li og kandidatstuderende Yutong Shan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, brugte computersimuleringer til at bestemme den aksiale hældning på hver planet. Resultaterne viste, at de aksiale hældninger på begge planeter er stabile, ligesom Jordens, hvilket betyder, at planeterne ville opleve regelmæssige årstider og stabile klimaer. Det er gode nyheder med hensyn til, hvor beboelige planeterne kan være, selvom der selvfølgelig også er andre faktorer at tage højde for, såsom vand, sammensætning, atmosfære, osv.

Kepler-186f var den 1. eksoplanet på jorden, der blev opdaget i en beboelig zone for en anden stjerne. Billedkredit: NASA Kunstnerens koncept af Kepler-62f, den 2. planet, der har årstider og et stabilt klima. Billedkredit: NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle

Planeter med meget variable aksiale hældninger, som Mars, er mindre tilbøjelige til at have så stabile miljøer. Mars 'aksiale hældning har været meget ustabil og svinget fra nul til 60 grader over milliarder af år og menes at være en nøgleårsag til, at Mars mistede det meste af sit vand og blev til den kolde, tørre ørkenverden, vi ser i dag.

Jordens aksiale hældning har været meget mere stabil og varieret fra 22,1 til 24,5 grader hvert 10.000 år eller deromkring. Ifølge Li:

& # 8220Mars er i den beboelige zone i vores solsystem, men dens aksiale hældning har været meget ustabil - varierende fra nul til 60 grader. Denne ustabilitet bidrog sandsynligvis til forfaldet af Mars-atmosfæren og fordampningen af ​​overfladevand. & # 8221

Mars er et godt eksempel på, hvad der kan ske, når en planet ikke har en stabil aksial hældning. Et stabilt klima har været vigtigt for den fortsatte udvikling af livet på jorden. Jordens aksiale variationer er stort set blevet holdt i skak af Jordens store måne, som Mars ikke har. Mars og Jorden interagerer stærkt med tyngdekraften med hinanden. Hvis Jorden ikke havde nogen måne, ville dens centrifugeringsakse gå i samme hastighed som kredsløbssvingningen, hvilket kunne forårsage store variationer i den aksiale hældning. Som Li forklarede:

& # 8220Det ser ud til, at begge eksoplaneter er meget forskellige fra Mars og Jorden, fordi de har en svagere forbindelse med deres søskende planeter. Vi ved ikke, om de besidder måner, men vores beregninger viser, at selv uden satellitter ville spinakse af Kepler-186f og 62f have været konstant over titusinder af år. & # 8221

Udsigt over Mars fra Mars Orbiter Mission (Indien). Mars 'vilde aksiale ændringer forhindrede det i at have et langsigtet stabilt klima. Billedkredit: ISRO

Som det ser ud nu, er både Kepler-186f og Kepler-62f kandidater til at have beboelige forhold på deres overflader, men der er stadig mere, vi har brug for at lære om dem. Massen, sammensætningen og tætheden af ​​Kepler-186f er stadig ukendt, afgørende faktorer for at hjælpe med at vurdere beboelighed. Som Li bemærkede:

& # 8220Vores undersøgelse er blandt de første til at undersøge klimastabilitet på exoplaneter og føjer til den voksende forståelse af disse potentielt beboelige nærliggende verdener. & # 8221

Planeter med stabile klimaer vil sandsynligvis være i stand til at støtte livet, i det mindste som vi kender det på Jorden. Hvad med planeter med stadigt skiftende klimaer? Shan er optimistisk over selv disse verdener:

& # 8220Jeg tror ikke, vi forstår nok om livets oprindelse til at udelukke muligheden for deres tilstedeværelse på planeter med uregelmæssige årstider. Selv på jorden er livet bemærkelsesværdigt forskelligt og har vist utrolig modstandsdygtighed i ekstraordinært fjendtlige miljøer. Men en klimatisk stabil planet kan være et mere behageligt sted at starte. & # 8221

Jordens aksiale hældning har været ret stabil takket være tilstedeværelsen af ​​vores store måne. Vores stabile, beboelige klima har gjort det muligt for livet at trives. Billedkredit: NASA / NOAA / GSFC / Jason Major

Et stigende antal eksotiske planeter på jorden og superjord er blevet opdaget, inklusive i deres stjerners beboelige zoner, skønt det er for tidligt at kalde nogen af ​​dem jordlignende endnu specifikt. Denne nye forskning viser, hvordan nogle skal have aksiale hældninger og klimaer, der er ideelle for livet at eksistere.

At finde andre jordlignende planeter er den hellige gral ved exoplanetforskning. De nye fund, der viser stabile aksiale hældninger og sandsynligvis stabile klimaer på Kepler-186f og Kepler-62f, er et stort skridt i den retning. Der er stadig meget mere arbejde at gøre, men forskere kommer nu tættere på at opdage en verden, der ligner vores - ikke kun beboelig, men måske endda fuld af liv.


Flere spor om, at jordlignende eksoplaneter faktisk er jordlignende

En ny undersøgelse fra Georgia Institute of Technology giver nye spor, der indikerer, at en exoplanet 500 lysår væk er meget lig Jorden.

Kepler-186f er den første identificerede planet på jorden uden for solsystemet, der kredser om en stjerne i den beboelige zone. Dette betyder, at det er den rette afstand fra værtsstjernen for flydende vand til at samle sig på overfladen.

Georgia Tech-undersøgelsen anvendte simuleringer til at analysere og identificere exoplanetens spindeaksedynamik. Disse dynamikker bestemmer, hvor meget en planet vipper på sin akse, og hvordan denne hældningsvinkel udvikler sig over tid. Aksial hældning bidrager til årstider og klima, fordi det påvirker, hvordan sollys rammer planetens overflade.

Forskerne antyder, at Kepler-186fs aksiale hældning er meget stabil, ligesom Jorden, hvilket gør det sandsynligt, at det har regelmæssige årstider og et stabilt klima. Georgia Tech-teamet mener, at det samme er tilfældet for Kepler-62f, en superjordstor planet, der kredser omkring en stjerne omkring 1.200 lysår væk fra os.

Hvor vigtigt er aksial hældning for klimaet? Stor variation i aksial hældning kunne være en vigtig grund til, at Mars forvandlede sig fra et vandigt landskab for milliarder af år siden til nutidens ufrugtbare ørken.

"Mars er i den beboelige zone i vores solsystem, men dens aksiale hældning har været meget ustabil - varierende fra nul til 60 grader," sagde Georgia Tech Assistant Professor Gongjie Li, som ledede undersøgelsen sammen med kandidatstuderende Yutong Shan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Denne ustabilitet bidrog sandsynligvis til henfaldet af Mars-atmosfæren og fordampningen af ​​overfladevand."

Til sammenligning svinger Jordens aksiale hældning mildere - mellem 22,1 og 24,5 grader og går fra den ene ekstrem til den anden hvert 10.000 eller deromkring år.

Orienteringsvinklen på en planetens bane omkring dens værtsstjerne kan fås til at svinge ved gravitationsinteraktion med andre planeter i det samme system. Hvis kredsløbet skulle svinge med samme hastighed som præcessionen for planetens spinakse (beslægtet med den cirkulære bevægelse, der vises ved rotationsaksen i et top- eller gyroskop), ville spinaksen også vrikke frem og tilbage, undertiden dramatisk.

Mars og Jorden interagerer stærkt med hinanden såvel som med Kviksølv og Venus. Som følge heraf ville deres spinakser i sig selv have samme hastighed som kredsløbssvingningen, hvilket kan forårsage store variationer i deres aksiale hældning. Heldigvis holder månen jordens variationer i skak. Månen øger vores planets hastighed på spinakse og får den til at adskille sig fra kredsløbets svingningshastighed. Mars har derimod ikke en stor nok satellit til at stabilisere sin aksiale hældning. "Det ser ud til, at begge exoplaneter er meget forskellige fra Mars og Jorden, fordi de har en svagere forbindelse med deres søskende planeter," sagde Li, et fakultetsmedlem på School of Physics. ”Vi ved ikke, om de besidder måner, men vores beregninger viser, at selv uden satellitter ville spinakserne i Kepler-186f og 62f have været konstante i løbet af titusinder af år.”

Kepler-186f er mindre end 10 procent større i radius end Jorden, men dens masse, sammensætning og densitet forbliver et mysterium. Det kredser om værtsstjernen hver 130 dag. Ifølge NASA ville lysstyrken på den stjerne ved middagstid, mens den stod på 186f, fremstå lige så lys som solen lige før solnedgang her på Jorden. Kepler-186f er placeret i stjernebilledet Cygnus som en del af et fem-planet stjernesystem.

Kepler-62f var den mest jordlignende exoplanet, indtil forskere bemærkede 186f i 2014. Den er omkring 40 procent større end vores planet og er sandsynligvis en jordbaseret eller havdækket verden. Det er i konstellationen Lyra og er den yderste planet blandt fem eksoplaneter, der kredser om en enkelt stjerne.

Det er ikke at sige, at hverken exoplaneten har vand, endsige liv. Men begge er relativt gode kandidater.

”Vores undersøgelse er blandt de første til at undersøge klimastabilitet på exoplaneter og føjer til den voksende forståelse af disse potentielt beboelige nærliggende verdener,” sagde Li.

"Jeg tror ikke, vi forstår nok om livets oprindelse til at udelukke muligheden for deres tilstedeværelse på planeter med uregelmæssige årstider," tilføjede Shan. ”Selv på Jorden er livet bemærkelsesværdigt forskelligt og har vist utrolig modstandsdygtighed i ekstraordinært fjendtlige miljøer.

"Men en klimatisk stabil planet kan være et mere behageligt sted at starte."

Papiret, "Obliquity Variations of Habitable Zone Planets Kepler 62-f and Kepler 186-f," offentliggøres online i Den astronomiske tidsskrift.


To exoplaneter er mere jordlignende end tidligere antaget

En ny undersøgelse fra Georgia Institute of Technology giver nye spor, der indikerer, at en exoplanet 500 lysår væk er meget lig Jorden. Kepler-186f er den første identificerede planet på jorden uden for solsystemet, der kredser om en stjerne i den beboelige zone. Dette betyder, at det er den rette afstand fra værtsstjernen for flydende vand til at samle sig på overfladen.

Georgia Tech-undersøgelsen anvendte simuleringer til at analysere og identificere exoplanets spindeaksedynamik. Disse dynamikker bestemmer, hvor meget en planet vipper på sin akse, og hvordan denne hældningsvinkel udvikler sig over tid. Aksial hældning bidrager til årstider og klima, fordi det påvirker, hvordan sollys rammer planetens overflade.

Forskerne antyder, at Kepler-186fs aksiale hældning er meget stabil, ligesom Jorden, hvilket gør det sandsynligt, at det har regelmæssige årstider og et stabilt klima. Georgia Tech-teamet mener, at det samme gælder for Kepler-62f, en superjordstor planet, der kredser omkring en stjerne omkring 1.200 lysår væk fra os.

Hvor vigtigt er aksial hældning for klimaet? Large variability in axial tilt could be a key reason why Mars transformed from a watery landscape billions of years ago to today’s barren desert. “Mars is in the habitable zone in our solar system, but its axial tilt has been very unstable — varying from zero to 60 degrees,” says Georgia Tech Assistant Professor Gongjie Li, who led the study together with graduate student Yutong Shan from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “That instability probably contributed to the decay of the Martian atmosphere and the evaporation of surface water.” As a comparison, Earth’s axial tilt oscillates more mildly — between 22.1 and 24.5 degrees, going from one extreme to the other every 10,000 or so years.

The orientation angle of a planet’s orbit around its host star can be made to oscillate by gravitational interaction with other planets in the same system. If the orbit were to oscillate at the same speed as the precession of the planet’s spin axis (akin to the circular motion exhibited by the rotation axis of a top or gyroscope), the spin axis would also wobble back and forth, sometimes dramatically.

Kepler-62f is located in the constellation Lyra and sitting about 1,200 light-years from Earth. Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Mars and Earth interact strongly with each other, as well as with Mercury and Venus. As a result, by themselves, their spin axes would precess with the same rate as the orbital oscillation, which may cause large variations in their axial tilt. Fortunately, the Moon keeps Earth’s variations in check. The Moon increases our planet’s spin axis precession rate and makes it differ from the orbital oscillation rate. Mars, on the other hand, doesn’t have a large enough satellite to stabilise its axial tilt.

“It appears that both exoplanets are very different from Mars and the Earth because they have a weaker connection with their sibling planets,” says Li. “We don’t know whether they possess moons, but our calculations show that even without satellites, the spin axes of Kepler-186f and 62f would have remained constant over tens of millions of years.”

Kepler-186f is less than 10 percent larger in radius than Earth, but its mass, composition and density remain a mystery. It orbits its host star every 130 days. According to NASA, the brightness of that star at high noon, while standing on 186f, would appear as bright as the Sun just before sunset here on Earth. Kepler-186f is located in the constellation Cygnus as part of a five-planet star system.

Kepler-62f was the most Earth-like exoplanet until scientists noticed 186f in 2014. It’s about 40 percent larger than our planet and is likely a terrestrial or ocean-covered world. It’s in the constellation Lyra and is the outermost planet among five exoplanets orbiting a single star. That’s not to say either exoplanet has water, let alone life. But both are relatively good candidates. “Our study is among the first to investigate climate stability of exoplanets and adds to the growing understanding of these potentially habitable nearby worlds,” says Li.

“I don’t think we understand enough about the origin of life to rule out the possibility of their presence on planets with irregular seasons,“ adds Shan. “Even on Earth, life is remarkably diverse and has shown incredible resilience in extraordinarily hostile environments.

“But a climatically stable planet might be a more comfortable place to start.”

Keep up to date with thelatest reviews in All About Space –available every month for just £4.99. Alternatively you can subscribeher for a fraction of the price!


The two Earth-like exoplanets that may have seasons and stable climates

When looking for exoplanets that could potentially support life, astronomers start with those orbiting within the "habitable zone" – the distance from the parent star that's just right for liquid water to exist on the surface, creating the conditions necessary for life as we know it. A new study has found that two of the most promising planets are now even more promising, with axial tilts that likely give them regular seasons and a stable climate.

Whether or not a planet is in the habitable zone is a good starting point for judging exoplanets of interest, but it's not the end of the matter. As it turns out, there are a whole host of factors that can influence the habitability of a planet, including stellar radiation and other space weather, or the planet's atmosphere, volcanic activity, plate tectonics, water content, and axial tilt.

It's that last point that the new research focused on. In our own solar system, Earth is joined in the habitable zone (aka the Goldilocks zone) by Venus and Mars, but only one of those planets is currently life-friendly. Venus has suffered from a runaway greenhouse effect that's left it with a toxic atmosphere of sulfuric acid, while modern Mars is an arid wasteland after its once-hospitable atmosphere was lost to space, thanks largely to the irregular tilt of its axis.

"Mars is in the habitable zone in our solar system, but its axial tilt has been very unstable – varying from zero to 60 degrees," says Gongjie Li, co-lead researcher on the study. "That instability probably contributed to the decay of the Martian atmosphere and the evaporation of surface water."

For the new study, researchers from Georgia Tech and the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics used simulations to figure out the spin axis dynamics of two of the most Earth-like exoplanets ever discovered: Kepler-186f and Kepler-62f.

An artist's rendition of Kepler-62f

The former was discovered in 2014, orbiting within the habitable zone of a red dwarf star about 500 light-years away. It's only 10 percent bigger than Earth, and circles its star once every 130 days. Kepler-62f, on the other hand, is 40 percent larger than Earth, and sits 1,200 light-years away, also in the Goldilocks zone of its star.

The researchers found that both exoplanets likely have stable axial tilts. This is largely because they don't interact with their neighboring planets as strongly as planets do in our Solar System. For instance, Mars, Earth, Venus and Mercury all interact gravitationally, potentially messing with each other's axial tilt. The Moon keeps Earth spinning steadily, but Mars isn't so lucky.

"It appears that both exoplanets are very different from Mars and the Earth because they have a weaker connection with their sibling planets," says Gongjie Li, co-lead researcher on the study. "We don't know whether they possess moons, but our calculations show that even without satellites, the spin axes of Kepler-186f and 62f would have remained constant over tens of millions of years."

This would give the planets a stable axial tilt and, by extension, possibly a stable climate with shifting seasons. As always with this kind of work, that doesn't guarantee that either exoplanet is home to liquid water and/or life, but as the researchers say, "a climatically stable planet might be a more comfortable place to start."


Where most people live on Earth, summers are hot and filled with many hours of strong sunlight, while winters are cold due to shortened hours of daylight and weak sunlight. You might think that the extreme heat of summer and the icy cold of winter have something to do with how close Earth is to the Sun, but actually, Earth's kredsløb is almost circular around the Sun, so there is very little difference in the distance from Earth to the Sun throughout the year. So, what are the reasons for the seasons, if it is not the distance from the Sun? One big part of the answer is that Earth is tilted on an axis.

What is an axis? Picture an imaginary stick going through the north and south poles of Earth. Earth makes a complete rotation about this axis every 24 hours. However, this axis is not straight up and down as Earth goes through its orbit about the Sun. Instead, it is tilted approximately 23 degrees. The degree of tilt varies by about 1.5 degrees every 41,000 years, which you can read more about in the Bibliography, below. We can thank our relatively big Moon for keeping this degree of tilt so stable. Without the influence of our Moon's gravity, the tilt would vary dramatically, like that of a wobbling top, resulting in rapidly changing seasons that would make it difficult for life to exist on Earth. Planetary scientists think that our relatively big Moon, and the axis tilt itself, were created by enormous collisions Earth experienced early in its formation 4.5 billion years ago.

How does the tilt of the axis create seasons? The tilt changes how the sunlight hits Earth at a given location. As shown in Figure 1, Earth's axis (the red line) remains fixed in space. It always points in the same direction, as Earth goes through its orbit around the Sun.


Figure 1. This drawing shows how Earth's axis remains fixed in space (pointing in the same direction) as Earth goes through its orbit around the Sun.

When it is summer in North America, the top part of the axis (the north pole) points in the direction of the Sun, and the Sun's rays shine direkte on North America while in South America, the axis is tipped away from the Sun and the Sun's rays hit Earth on a slant. So, when it is summer in North America, it is winter in South America. When it is winter in North America, the north pole is tipped away from the Sun, and the Sun's rays hit the Earth on a slant there meaning it is summer in South America, because the Sun's rays hit Earth more directly in that hemisphere. As for the intermediate seasons, spring and fall, these are seasons when neither the top, nor the bottom, of Earth's axis are pointed in the direction of the Sun, days and nights are of equal length, and both the top half and the bottom half of Earth get equal amounts of light.

Slanted rays are weaker rays because they cover a larger area and heat the air and surface less than direct rays do, as shown in Figure 2, below. You can see this if you shine a flashlight on a large ball. If you point the flashlight directly at the ball, it makes a bright, circular spot on the ball however, if your point the flashlight at the edge of the ball, the light makes a duller, more oval-looking spot on the ball. The same thing happens with Earth and the Sun&mdashimagine the ball is Earth and the flashlight is the Sun. In this astronomy science fair project, you will investigate how tilting a surface affects how light rays hit that surface.


Figur 2. This drawing shows the different shapes and brightness produced by rays of sunlight that hit Earth more directly (in summer), and rays that hit Earth at a slant (in winter).


More Clues That Earth-Like Exoplanets Are Indeed Earth-Like

A new study provides new clues indicating that an exoplanet 500 light-years away is much like Earth.

Kepler-186f is the first identified Earth-sized planet outside the Solar System orbiting a star in the habitable zone. This means it's the proper distance from its host star for liquid water to pool on the surface.

The Georgia Tech study used simulations to analyze and identify the exoplanet's spin axis dynamics. Those dynamics determine how much a planet tilts on its axis and how that tilt angle evolves over time. Axial tilt contributes to seasons and climate because it affects how sunlight strikes the planet's surface.

The researchers suggest that Kepler-186f's axial tilt is very stable, much like the Earth, making it likely that it has regular seasons and a stable climate. The Georgia Tech team thinks the same is true for Kepler-62f, a super-Earth-sized planet orbiting around a star about 1,200 light-years away from us.

How important is axial tilt for climate? Large variability in axial tilt could be a key reason why Mars transformed from a watery landscape billions of years ago to today's barren desert.

"Mars is in the habitable zone in our solar system, but its axial tilt has been very unstable -- varying from 0 to 60 degrees," said Georgia Tech Assistant Professor Gongjie Li, who led the study together with graduate student Yutong Shan from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge, Mass. "That instability probably contributed to the decay of the Martian atmosphere and the evaporation of surface water."

As a comparison, Earth's axial tilt oscillates more mildly -- between 22.1 and 24.5 degrees, going from one extreme to the other every 10,000 or so years.

The orientation angle of a planet's orbit around its host star can be made to oscillate by gravitational interaction with other planets in the same system. If the orbit were to oscillate at the same speed as the precession of the planet's spin axis (akin to the circular motion exhibited by the rotation axis of a top or gyroscope), the spin axis would also wobble back and forth, sometimes dramatically.

Mars and Earth interact strongly with each other, as well as with Mercury and Venus. As a result, by themselves, their spin axes would precess with the same rate as the orbital oscillation, which may cause large variations in their axial tilt. Fortunately, the Moon keeps Earth's variations in check. The Moon increases our planet's spin axis precession rate and makes it differ from the orbital oscillation rate. Mars, on the other hand, doesn't have a large enough satellite to stabilize its axial tilt.

"It appears that both exoplanets are very different from Mars and the Earth because they have a weaker connection with their sibling planets," said Li, a faculty member in the School of Physics. "We don't know whether they possess moons, but our calculations show that even without satellites, the spin axes of Kepler-186f and 62f would have remained constant over tens of millions of years."

Kepler-186f is less than 10 percent larger in radius than Earth, but its mass, composition, and density remain a mystery. It orbits its host star every 130 days. According to NASA, the brightness of that star at high noon, while standing on 186f, would appear as bright as the sun just before sunset here on Earth. Kepler-186f is located in the constellation Cygnus as part of a five-planet star system.

Kepler-62f was the most Earth-like exoplanet until scientists noticed 186f in 2014. It's about 40 percent larger than our planet and is likely a terrestrial or ocean-covered world. It's in the constellation Lyra and is the outermost planet among five exoplanets orbiting a single star.

That's not to say either exoplanet has water, let alone life. But both are relatively good candidates.

"Our study is among the first to investigate climate stability of exoplanets and adds to the growing understanding of these potentially habitable nearby worlds," said Li.

"I don't think we understand enough about the origin of life to rule out the possibility of its presence on planets with irregular seasons," added the CfA’s Shan. "Even on Earth, life is remarkably diverse and has shown incredible resilience in extraordinarily hostile environments.

"But a climatically stable planet might be a more comfortable place to start."

A paper describing these results appeared in the May 17, 2018 issue of The Astronomical Journal .

(This release was originally issued by Georgia Tech.)

Headquartered in Cambridge, Mass., the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) is a collaboration between the Smithsonian Astrophysical Observatory and the Harvard College Observatory. CfA scientists, organized into six research divisions, study the origin, evolution and ultimate fate of the universe.


Se videoen: Exoplanets 101. National Geographic (Oktober 2022).