Kąsnelis Visatos CCXXVI: Įvairiausia gyvybė

Praeitą savaitę pažiro įvairių naujienų apie gyvybę – jos paieškas egzoplanetose, atsiradimą Žemėje ir taip toliau. Taigi tokių naujienų yra ne viena; taip pat galėsite paskaityti apie planetų palydovų gniuždymus, supermasyvių juodųjų skylių atsiradimą ir netgi laiko kilmę. Kaip visada, naujienos po kirpsniuku.

***

NASA biudžetas. Praeitą savaitę JAV Atstovų rūmų Verslo, teisės ir mokslo subkomitetas peržiūrėjo 2017-ųjų metų NASA biudžetą ir pasiūlė jį padidinti iki 19,5 milijardo dolerių. Prezidento administracija siūlė 19 milijardų dolerių biudžetą, Senatas – 19,3 milijardo. Jei biudžetas bus patvirtintas, jis bus didžiausias per pastaruosius šešerius metus. Tiesa, kai kurioms programoms finansavimas pasiūlyme sumažintas: pinigų neteks ir Asteroidų perstūmimo misija (ARM), ir Žemės mokslų skyrius. Komiteto atstovų nuomone, šios sritys per menkai siejasi su pagrindiniu NASA tikslu – žmonių kelione į Marsą.

Jau keturis dešimtmečius aplink žemę beveik 6000 km aukštyje sukasi palydovas LAGEOS. NASA jį į orbitą išskraidino 1976-ųjų metų gegužės 4 dieną. Palydovas – labai paprastas: jį sudaro tik varinis rutulys su aliuminio apvalkalu ir daugybe veidrodžių. Šviesdami į veidrodžius lazeriais iš Žemės, mokslininkai gali milimetrų tikslumu nustatyti atstumą iki LAGEOS, o tada nustatyti stebėjimo stočių judėjimą Žemės masės centro atžvilgiu. Taip galima matuoti tektoninių plokščių judėjimą, Žemės sukimosi netolygumus, masės judėjimą Žemės viduje, išmatuoti Žemės masę. Štai tokia idomi istorija, kaip metalo gabalas danguje pasitarnauja Žemės stebėjimams.

***

Pripučiamas erdvėlaivis. Prieš kelias savaites į Tarptautinę kosminę stotį nuskrido BEAM – pripučiamas modulis, sukurtas kompanijos Bigelow. Jis dar tik bandomasis, bet jei porą metų truksiantis bandymas bus sėkmingas, ateityje kosmines stotis statyti turėtų būti daug lengviau. Modulis patikrintas ir paruoštas pūtimui; tas turėjo būti daroma ketvirtadienį. Deja, iš pirmo karto pripūtimas nepavyko – kažkur kažkas užstrigo ir modulis nustojo didėti, nors atmosferos į jį buvo pumpuojama vis daugiau. Taigi procesas (kurį, beje, tiesiogiai rodė NASA TV) buvo sustabdytas, o penktadienį – atnaujintas. Tada viskas pavyko sėkmingai ir BEAM tapo pilnai funkcionuojančia TKS dalimi. Modulyje yra 16 kubinių metrų naudingos erdvės. Dabar savaitę bus tikrinama, ar iš modulio neteka oras; jei bandymai bus sėkmingi, į modulį galės įžengti astronautai. Tolesni bandymai irgi bus skirti modulio atsparumo tikrinimui. Po dvejų metų jis bus atkabintas nuo stoties ir numestas sudegti atmosferoje.

O dar NASA išleido sulankstomų popierinių BEAM modelių, kuriuos galite išpūsti namie patys!

***

Saulė ir gyvybė. Kai Saulės ir Žemė buvo jaunos, mūsų žvaigždės šviesis siekė vos 70% dabartinio. Kaip galėjo Žemėje išsivystyti gyvybė, jeigu ji gavo tiek mažai šilumos? Keplerio teleskopo stebėjimai duoda atsakymą: nors Saulė buvo blausesnė, ji buvo žymiai aktyvesnė. Žybsniai ir vainikinės masės pliūpsniai, kokius mūsų Saulė dabar išmeta sykį per šimtą metų, tada kartodavosi po dešimt kartų per dieną. Tokio aktyvumo visiškai užteko, kad sušildytų Žemę. Be to, energingos dalelės atmosferoje sukėlė reakcijas, kurių metu formavosi azoto oksidas – labai stiprų šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Taip pat šios dalelės galėjo katalizuoti reakcijas, kurių metu formavosi vis sudėtingesnės organinės molekulės, galiausiai davusios pradžią gyviems organizmams. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

Šiandieninis Saulės aktyvumas, nors ir gerokai menkesnis, nei prieš keturis milijardus metų, vis tiek turi reikšmingą poveikį planetoms. Dar 2012-aisiais metais astronomai mėgėjai Marso atmosferoje užfiksavo du trumpalaikius debesis, pakilusius daugiau nei 250 km virš planetos paviršiaus. Dabar, analizuodami archyvinius zondo Mars Express duomenis, mokslininkai nustatė, kad maždaug tuo metu planetą pasiekė Saulės vainiko medžiagos sankaupa. Sąveikaudama su silpnu ir lokaliu Marso magnetiniu lauku, ji sudarė sąlygas dulkėms iš žemesnių atmosferos sluoksnių pakilti į viršų ir taip sukurti šiuos aukštuminius debesis. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research.

Taip pat Saulės aktyvumas gali pakenkti šansams aptikti kadaise Marse ar Europoje egzistavusios gyvybės liekanų. Du tyrimai nagrinėja organinių junginių, pavyzdžiui amino rūgščių, išlikimo Marse ir Europoje galimybes, jiems sąveikaujant su energingomis dalelėmis. Tos dalelės gali būti kosminiai spinduliai, bet didžioji jų dalis atkeliauja iš Saulės. Ir, atkeliavusi, naikina sudėtingus junginius. Skaičiavimai rodo, kad keli viršutiniai Marso plutos metrai būtų sterilizuojami per mažiau nei 10 milijonų metų, o keli viršutiniai Europos ledo metrai – per 1-2 milijonus. Taigi gyvybės pėdsakų ieškoti reikės giliai po paviršiumi. Tyrimų rezultatai pristatyti Lunar and Planetary Science konferencijoje (Marsas, Europa).

***

Tampomi mėnuliai. Kai Saulės sistema buvo jauna, joje skrajojo žymiai daugiau didelių objektų, nei dabar. Kartais jie susidurdavo, o kartais – prasilenkdavo. Bet ir prasilenkimai galėjo palikti ryškius pėdsakus: naujausi skaitmeniniai modeliai rodo, kad artimos gravitacinės sąveikos smarkiai sudarkė įvairių palydovų ir gal net Marso paviršių. Artimo praskridimo metu kaimyninio objekto gravitacija stipriai tempia kūno sluoksnius, ir tempia juos nevienodai; dėl to Žemėje susidaro potvynio bangos, o planetų palydovuose, kurie savo struktūra primena uolienų rinkinius, sukelia viso kūno persiformavimus. Tokie išsikreipimai ištempia ir kūno paviršių ir palieka ilgus gilius kanjonus, tokius kaip Marso Marinerio slėnis. Daugelyje Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno palydovų stebimi tokie paviršiaus dariniai; šis tyrimas – kol kas aiškiausias modelis, kaip jie galėjo atsirasti. Tyrimo rezultatai arXiv.

Jupiterio palydove Ijo yra keli šimtai kalnų, tačiau nematyti kalnų grandinių. Ilgą laiką nebuvo paaiškinimo, kaip tie kalnai susiformuoja ir kodėl jie visi vienišiai. Dabar paaiškinimas sugalvotas: svarbus yra Ijo vulkanizmas. Tampomas Jupiterio potvyninių jėgų, Ijo nuolat patiria ugnikalnių išsiveržimus. Lava, nuolatos padengianti palydovo paviršių, spaudžia žemesnius sluoksnius gilyn. Kai jiems ima trūkti vietos, jie pradeda veržtis lauk per silpniausią plutos dalį, suformuodami kalną. Hipotezę patvirtina ir tai, kad dauguma lavą spjaudančių ertmių randamos šalia kalnų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Gyvybė Europoje. Jupiterio trauka Europoje greičiausiai sukelia įvairias deformacijas, panašiai kaip kitame palydove – Ijo. Tačiau Europos uolinį branduolį dengia vandenynas ir ledo sluoksnis, taigi kol kas nežinome, kiek tos deformacijos šildo Europos vandenį. Šiluma, kaip manoma, yra labai reikalinga gyvybės atsiradimui ir vystymuisi. Bet dabar nauju tyrimu apskaičiuota, kad vien cheminėmis reakcijomis galima pasiekti tokį vandenilio ir deguonies atomų balansą Europos vandenyne, koks yra ir Žemėje, ir tam visai nebūtini povandeniniai ugnikalniai ar karštosios versmės. Cheminės vandens ir uolienų sąveikos gali išskirti vandenilį, o iš Jupiterio atsklindanti spinduliuotė, sąveikaudama su ledo sluoksniu, skaldo vandenį į vandenilį ir deguonį. Šie procesai sukuria cheminį disbalansą, kuris gali skatinti įvairių sudėtingų reakcijų eigą. Tokios reakcijos galėjo vykti ir pirmykštėje Žemėje, prieš atsirandant gyvybei. Nors šis atradimas nėra gyvybės egzistavimo įrodymas, jis tikrai padidina tikimybę, kad gyvybė Europoje galėjo atsirasti. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Titano salos. Titano paviršiuje yra etano ir metano ežerai ir jūros. Keletą kartų radaro nuotraukose buvo pastebėtos atsirandančios ir pranykstančios salos tų ežerų paviršiuje. Jos netgi pavadintos „magiškomis salomis“. Dabar pasiūlytas galimas jų egzistavimo paaiškinimas: tai turbūt yra ne tvirtos salos, o azoto burbulų putos. Etanas ir metanas, būdami skirtingų tankių, nusistovi vienas virš kito. Tačiau palijus sluoksniai pradeda maišytis, o tada išsiskiria nemažai azoto dujų. Jos kyla į paviršių kaip burbulai, o pasiekusios paviršių gali atspindėti radaro spindulius kitaip, nei skysčiai. Kol kas skaičiavimai neleidžia pasakyti, kiek laiko tokios „salos“ gali išlikti Titano paviršiuje prieš išsisklaidydamos, bet tą nustačius, galima bus modelį patikrinti tiksliau. Taip pat, jei paaiškėtų, kad šis paaiškinimas teisingas, iš salų egzistavimo galima bus spręsti apie neseniai tose pačiose vietose praūžusias liūtis. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Savaitės filmukas – skrydis pro Plutono sistemą. O dar filmukas yra 360 laipsnių sukiojamas ir pritaikytas virtualios realybės kameroms. Taigi pirmyn į kelionę:

[tentblogger-youtube jIxQXGTl_mo]

***

Gyvybių ieškojimai. Jau prieš keletą metų aptiktoje planetoje Keplerio-62f greičiausiai yra tinkamos sąlygos panašiai į žemišką gyvybei egzistuoti. Taip teigia mokslininkai, sumodeliavę tikėtiną planetos atmosferą ir jos priklausomybę nuo planetų sistemos orbitinių parametrų. Atrinkę tokius parametrus, kurie leidžia 62f orbitai išlikti stabiliai ilgą laiką (šimtus milijonų metų ir daugiau), jie nustatė, kad paviršiaus temperatūros ir atmosferos slėgiai greičiausiai leistų ten egzistuoti skystam vandeniui. Aišku, atradimas remiasi skaitmeniniu modeliu su įvairiomis prielaidomis, taigi dabar lauksime detalių stebėjimų rezultatų. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

Kitas atmosferų modelis teigia, kad greičiausiai pervertinome kai kurių planetų tinkamumą gyvybei. Žemės tipo planetos, esančios prie raudonųjų nykštukių, greičiausiai susiformuoja su tankiomis vandenilio ir helio atmosferomis, kurios pakelia paviršiaus temperatūrą iki pernelyg aukštos, kad ten galėtų egzistuoti į žemišką panaši gyvybė. Anksčiau buvo manoma, kad pradines tankias planetų atmosferas nupučia žvaigždžių žybsniai ir vainikinės masės išmetimai, bet detaliau sumodeliavus procesą paaiškėjo, kad taip nėra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

NGC 5308 ir kaimynės. ©Hubble, NASA, STScI

Savaitės paveiksliukas – galaktika NGC 5308 ir kaimynės. Vaizdas matomas Didžiosios lokės žvaigždyno kryptimi. Aplink galaktiką sukasi keletas kamuolinių spiečių, o fone matyti dar kelios tolimesnės galaktikos. Štai tokia kosminė idilė.

***

Senovinė galaktika. Labai tolimas galaktikas matome tokias, kokios jos buvo Visatos jaunystėje. Bet pamatyti jas sunku, nes jos yra labai blausios. Padėti gali gravitaciniai lęšiai – galaktikos ar jų spiečiai, esantys tarp tolimos galaktikos ir mūsų. Būtent taip atrasta galaktika už spiečiaus kodiniu pavadinimu MACS J2129.4−0741. Naujosios galaktikos, dar neturinčios jokio pavadinimo, šviesa mus pasiekia iš laikų, kai Visatos amžius buvo mažiau nei 800 milijonų metų (dabar – beveik 14 milijardų). Tai yra viena iš tolimiausių ir blausiausių žinomų galaktikų. Apskaičiuota, kad bendra joje tuo metu buvusių žvaigždžių masė yra apie 15 milijonų Saulės masių. Tokios galaktikos jonizavo aplinkinį vandenilį, taip sukeldamos Visatos rejonizaciją. Taip pat atradimas parodo, koks naudingas gravitacinis lęšiavimas blausių galaktikų aptikimui. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Didelės juodosios skylės. Kol kas nėra vieningo paaiškinimo, kaip susiformavo galaktikų centruose randamos supermasyvios juodosios skylės. Viena hipotezė teigia, kad jos formavosi iš pirmųjų žvaigždžių paliktų mažos masės juodųjų skylių, šioms sparčiai ryjant medžigą. Kita – kad jos susiformavo jau supermasyvios, šimtų tūkstančių Saulės masių, ir vėliau augo, bet ne taip sparčiai. Dabar pirmą kartą aptikti objektai, kurie galimai yra tokios tiesiogiai sukolapsavusios masyvios juodosios skylės. Modeliai teigia, kad tokios juodosios skylės turėtų turėti išskirtinį spektrą – skleisti rentgeno spindulius, o kartu su jais spinduliuoti daug infraraudonųjų. Būtent du tokie objektai atrasti dideliame tolimų šaltinių kataloge. Jų masės turėtų būti apie 100 tūkstančių Saulės masių. Abu juos matome tokius, kokie jie buvo Visatai dar neturint net milijardo metų. Dabartiniams teleskopams tokie aptikimai yra visiškai ant galimybių ribos, bet ateities teleskopai, tokie kaip po poros metų pakilsiantis Džeimso Vebo kosminis teleskopas, turėtų jų aptikti daug daugiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Laikas iš tamsybės. Kodėl laikas juda viena kryptimi, bet ne atgal? Šis klausimas gali atrodyti naivus, bet toks tikrai nėra. Kai kuriems fizikos dėsniams – pavyzdžiui gravitacijai ar kvantinei mechanikai – laiko tėkmės kryptis nėra svarbi; jie vadinami simetriškais laike. Kiti dėsniai – termodinamika ir apskritai statistinė mechanika – priklauso nuo laiko tėkmės; tą geriausiai apibrėžia antrasis termodinamikos dėsnis, pagal kurį bet kokioje uždaroje sistemoje entropija laikui bėgant tik didėja. Kitaip pervertus šį teiginį, galime sakyti, kad laikas juda ta kryptimi, kuria entropija yra didesnė. Bet ar tai – visas paaiškinimas? Du mokslininkai sako, kad ne; jų teigimu, laiko kryptį nulemia tamsioji energija, atsakinga už greitėjantį Visatos plėtimąsi. Jie išnagrinėjo paprastos sistemos – aplink žvaigždę besisukančios planetos, kurios masė auga laikui bėgant, evoliuciją. Visatoje, kurioje nėra tamsiosios energijos, planetos orbita nekito laike, taigi laiko kryptis nebuvo apibrėžta. Tuo tarpu įvedus tamsiąją energiją, planeta po truputį pabėgo nuo žvaigždės; apsukus laiko tėkmę, planeta priartėjo prie žvaigždės ir buvo praryta. Taigi tamsiosios energijos egzistavimas sukūrė gravitacijos asimetriją laike. Tyrimo autoriai pripažįsta, kad tai – tik labai ribotas bandymas, kuris nepaaiškina visų laiko krypties pasireiškimų, tačiau ir jis yra įdomus ir vertingas, bandant suprasti, kokie fizikiniai procesai atsakingi už šį nesimetriškumą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tokį kąsnelį surinkau šiam pirmadieniui. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

4 comments

  1. Uu, kiek daug klausimų.

    Saulė ir gyvybė: jeigu Marso paviršius sterilizuojamas iki kelių metrų gylio, tai dabartiniai roveriai neturi šansų prisikasti iki gyvybės (būnant labai dideliu optimistu), ar ne?

    Gyvybė Europoje: visad maniau, jog šiluma reikalinga suteikti energiją, reikalingą vykti cheminėms reakcijoms. Kitaip sakant, norint gyvybei atsirasti reikia cheminio disbalanso + energijos, kad tas disbalansas vykdytų kokias nors reakcijas. Pagal tą straipsnį išeina, jog užtenka tiesiog cheminio disbalanso (nors spėju, kad reakcijų laikas tikrai pailgėtų be energijos).

    Laikas iš tamsybės: pagal kosmologiją, visatos plėtimasis dėl tamsiosios energijos pasireiškia dideliais atstumais, skaičiuojama šimtais megaparsekų, o čia jie ima ir skaičiuoja microcanonical ensemble vienai dalelei (beje, neradau originaliame straipnsyje jokio palyginimo su planeta ir žvaigžde) – labai jau slidus reikalas, mano manymu. Turbūt panašus rezultatas gautųsi, jei naudotume Niutono dinamiką kvantinėje fizikoje.

    1. Dėl Saulės – manau, kad taip. Nebent pataikytų tyrinėti regionus, kuriuose paviršius neseniai (per pastaruosius keletą milijonų metų) atsinaujinęs. Marso atveju tai galėtų būti jaunas krateris, Europos – dėl potvyninių jėgų vykstantis ledo „vartymasis“, kai žemesni sluoksniai išnyra į paviršių. Dabartiniai marsaeigiai konkrečiai gyvybės ir neieško, ši problema gali kilti sekančiai jų kartai – Mars 2020, ExoMars ir t.t.

      Gyvybė Europoje – kaip suprantu, idėja čia tokia, kad gali būti sudarytas pakankamas cheminis disbalansas, kad jo užtektų ir be reikšmingo šildymo. Bet galiu ir klysti, prisipažįstu, kad nelabai įsigilinau į atradimo esmę.

      Laiką iš tamsybių pristačiau pagal populiarų straipsnį, o ne mokslinį, tai galėjo gautis sugedusio telefono efektas :) Man ten irgi atrodo slidus reikalas, bet labai jau įdomus, todėl ir parinkau pristatyti. Gal kada pasigilinsiu daugiau ir parašysiu kažką atskirai.

  2. Nepykit – šis straipsnis primena gąsdinimus, o ne mokslą. Viskas dėl noro išgelbėti veidą. Štai pamenu, kad dar šiais metais L. Rytas rašė, kad „mokslininkai paskelbė, jog be Saulės sistemos, kitų planetų nėra“. Kokie mokslininkai..? Vatikano radijo..? Įtariu, jog ir jūs čia „per devintas rankas (vargu netgi tai)“ cituojate neaišku kokius kitus devintus „neklydusius žurnalistus (Jų Nr.1 berods buvo toks …Jėzus..?..:) )“. Spragtelėkite ant mano vardo – suprasite iš kur toks įtarumas..:)

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *