천문학

가스 행성이 어떻게 별과 함께 조석으로 잠길 수 있습니까?

가스 행성이 어떻게 별과 함께 조석으로 잠길 수 있습니까?


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행성이 전적으로 가스로 만들어 졌다고 가정하면 행성이 궤도를 도는 별과 함께 조석으로 고정 될 수 있습니까?

나는 지구 행성이 하루 길이와 다른 시간에 별을 공전 할 때 행성이 계속해서 휘어지면서 조석 가열을 일으킨다는 것을 알고 있습니다. 이 가열은 조수 고정 형성에서 안정 될 때까지 행성의 자전에서 에너지를 가져옵니다.

나는 순전히 기체 상태의 행성도 같은 이유로 일종의 내부 가열을 할 것이라고 믿습니다. 그러나 기체 행성의 "표면"은 유동적이기 때문에 열역학적 원리도 따라야합니다.

기본적인 예로 별을 향한 행성의면이 뜨거워지고 반대쪽을 향한면이 차가워집니다. 뜨거운 가스가 팽창하고 차가운 가스가 수축하여 대류, 해들리 사이클, 우세한 바람 및 혼란스러운 날씨 패턴이 발생합니다.

따라서 가스가 움직이지 않고 조수로 고정되기를 원하는 중력과 대류로 표면이 회전하기를 원하는 열역학 사이에 전투가있는 것 같습니다.

한 프로세스가 다른 프로세스보다 우세합니까? 한 프로세스가 다른 프로세스가 사라짐에 따라 천천히 인계됩니까? 어느 쪽이든 갈 수 있습니까?


기체 행성은 쌍성 별처럼 조석으로 잠길 것입니다. 대류에 추가로 발생합니다. 조석 효과는 약하고 매우 긴 시간 범위에서 작동하고, 대류는 강하며 훨씬 짧은 시간 범위에서 작동합니다. 기체 행성이 회전하더라도 조석 전위에 더 쉽게 순응하는 것은 사실입니다. 따라서 조석 팽창의 회전은 적지 만 조석 팽창은 등전위를 채우기 때문에 더 큰 반면 단단한 표면은 그렇지 않습니다. . 따라서 가스의 빠른 반응은 어떤 효과가 지배적인지에 따라 잠금 프로세스를 더 빠르거나 느리게 만들 수 있습니다. 그러나 당신은 아마도 에너지 소산에 초점을 맞추는 것이 옳을 것입니다. 그리고 가스는 아마도 덜 소산 될 것입니다. 그래서 저는 가스의 잠금 시간이 더 길다고 생각합니다. 그럼에도 불구하고 에너지 소산이 있고 가스가 흐르면서 지연이 있으며 조석 고정 효과가 있으며 모두 대류보다 훨씬 느린 시간 척도에서 진행됩니다.


조수로 잠긴 행성이 '눈덩이 지구'운명을 피할 수있는 방법

얼음이 형성되는 위치와 그것이 햇빛을 어떻게 반사하는지에 대한 상호 작용을 모델링 한 연구에 따르면, 별들의 거주 가능 지역에있는 조수 잠긴 행성은 지구 빙하기를 피할 수있을 것입니다. 한편, 두 번째 연구에 따르면 강하게 기울어 진 행성은 갑작스런 빙하기를 경험할 가능성이 더 높습니다.

지구와 같은 세계 표면에 액체 물이 존재할만큼 충분히 따뜻한 별 주변의“거주 가능 구역”은 다른 세계에서 생명체의 잠재력을 평가하는 데있어 오랫동안 황금 표준이되어 왔지만, 우주 생물학에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라 거주 가능성에 대한 다른 단서를 찾고 있습니다.

외계 세계의 조건을 형성하는 낮, 밤, 계절의 종류는 행성이나 달이 거주 가능 구역 내에있는 경우에도 지구와 근본적으로 다를 수 있습니다.

한 가지 한정자는 경사라고도하는 행성의 축 방향 기울기입니다. 지구는 태양에 대해 23.5 도의 각도로 회전합니다. 즉, 대부분의 태양 광이 적도에 닿는 반면 극은 너무 차가워서 만년설을 형성합니다. 그러나 55도 이상 기울어 진 행성은 잠재적으로 적도의 빙대를 형성 할 수있을뿐만 아니라 여름에는 엄청나게 덥고 겨울에는 엄청나게 춥기 때문에 극지방에 사는 생명체는 이에 적응해야합니다. 극심한 더위와 추위 모두.

또는 외계 행성이나 달이 궤도를 도는 물체와의 공명 속에 갇혀서 한 회전을 만드는 데 걸리는 시간이 모체 궤도를 도는 데 걸리는 시간과 정확히 동일합니다. 이것의 결과는 행성이나 달이“조금으로 잠기 게”되고, 항상 별에서 멀리 향하는 얼어 붙은면과 일정한 햇빛을받는 한면이 있다는 것입니다. 예를 들어, 우리의 달은 조석으로 지구에 고정되어 있기 때문에 우리는 항상 그 근처에서 친숙한“달 속의 인간”을 보게됩니다.

이러한 차이는이 세계가 흐르는 물을 소유 할 수있을만큼 충분히 따뜻한 지 아니면 대신 지구 빙하기를 경험하는 얼어 붙은 눈덩이인지 여부에 영향을줍니다. 생명체가있는 것으로 알려진 유일한 세계인 행성 지구조차도 지질 학적 역사에서 얼어 붙은 극단에 시달리고 있습니다.

시카고 대학의 행성 과학자 Jade Checlair와 그녀의 동료들은 거주 가능 지역에 조석으로 잠긴 행성이 얼음이 전체 표면을 덮고있는 눈덩이 상태에 들어갈 수 있는지 여부를 조사했습니다. 그들은 우주에서 가장 흔한 별인 적색 왜성으로 알려진 작고 희미한 별에 초점을 맞추 었습니다. M- 왜성이라고도하는 적색 왜성은 멋진 별이기 때문에 거주 가능 구역은 상대적으로 가깝고 수성 거리보다 훨씬 더 가깝습니다 (

5 천 8 백만 킬로미터). 행성이 별 근처에서 궤도를 도는 경우 별의 중력으로 인해 세계가 조석으로 잠길 수 있습니다.

Checlair는“우리가 찾고 연구 할 수있을 것으로 예상되는 행성의 대부분이 M- 별 궤도를 돌고 있습니다. "그들 중 많은 수가 지구 크기의 행성 하나 이상을 수용 할 것입니다."

Checlair는 비록 눈덩이 상태를 거치는 것이 행성에서 "기존의 복잡한 동물 생명을 근절"할 가능성이 있지만 대략 7 억 5 천만에서 6 억 3 천 5 백만 년 전 사이에이 극적인 전환을 경험 한 지구의 경험은 산소와 복잡한 생명 모두의 증가를 가져 왔다고 말했습니다. .

“복잡한 생명체의 증가는 산소의 상승과 눈덩이 상태에 의해 생성 된 진화 압력으로 인해 발생한 것으로 생각됩니다.”라고 그녀는 말합니다.

예를 들어, 지구상의 눈덩이 상태의 동결 온도 및 기타 가혹한 조건은 적응하거나 죽도록 생명에 강한 압력을 가했을 가능성이 있습니다. 이러한 진화 적 압력은 아마도 복잡한 유기체의 발달로 이어졌고, 이들은 자원을 놓고 경쟁하면서 적응하거나 죽도록 더 많은 압력을가했습니다.

그러나 Checlair와 그녀의 동료들은 거주 가능 지역에 조석으로 잠긴 행성이 눈덩이 상태에 들어갈 가능성이 낮다는 것을 발견했습니다. 과학자들은 발견 한 내용을 천체 물리학 저널.

결론에 도달하기 위해 연구자들은 거주 가능 구역에 조석으로 잠긴 지구와 같은 행성의 지구 기후 모델을 개발했습니다. 그들은 행성이 별에서 흡수 한 빛의 양과 반사율이 높은 얼음 덮개로 우주로 얼마나 반사되었는지에 초점을 맞추 었습니다.

과학자들은이 행성 표면에 얼음이 축적되는 방식 때문에 눈덩이 상태가 갑자기 발생하지 않을 것이라는 것을 발견했습니다. 대신, 그들의 모델은 부분적에서 완전한 얼음 커버리지로 부드럽게 전환 할 것이라고 제안했습니다. 더욱이 활성탄 순환 (강력한 온실 가스 인 탄소)은 조석으로 잠긴 행성이 완전한 빙하를 피하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"눈덩이 상태가 거주 가능한 행성에서 생명체의 가능성에 더 해로운 지 또는 더 유익한지는 아직 명확하지 않습니다"라고 Checlair는 말합니다. "확실히 거주 가능성에 영향을 끼치지만,이 효과가 긍정적인지 부정적인지를 결정하려면 더 많은 연구가 필요합니다."

외계 세계의 축 기울기

다른 연구에서 뉴욕 알바니 대학의 기후 역학자 인 Brian Rose는 다양한 축 기울기를 가진 거주 가능 구역의 외계 행성을 조사했습니다. 그와 그의 동료들은 거주 가능 구역에서 높은 경사를 가진 세계가 방정식 주위에 안정적이고 수명이 긴 빙하 대를 가질 수 있는지, 그리고 그 행성에 큰 영향을 미칠 다른 결과를 가질 수 있는지 확인하기를 원했습니다. 예를 들어, 고 경사 행성의 극지방은 여름에는 며칠 동안 태양 광이 계속되고 겨울에는 며칠 동안 영구적 인 어둠을 경험할 것입니다. 따라서 "모든 광합성 생명체는이 강력한 계절 체제에 잘 적응해야합니다." 말한다.

Rose의 팀은 다양한 경사를 시뮬레이션 할 수있는 지구 기후 모델을 개발했습니다. 이 모델은 또한 눈, 얼음, 물, 땅이 서로 다른 위도에서 빛을 반사하는 방식과 대기 및 해류가 지구의 따뜻한 지역에서 추운 지역으로 열을 이동하는 방식을 시뮬레이션했습니다.

연구자들은 거주 가능한 세계가 적도의 빙대를 소유하는 것은 드물다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 55도 이상의 높은 경사도를 가진 잠재적으로 거주 가능한 행성이 완전히 얼음이없는 상태에서 완전히 얼음으로 덮인 상태로 이동할 수 있음을 발견했습니다. Rose와 그의 동료들은 또한 천체 물리학 저널.

Rose는 "이러한 결과에서 흥미로운 점은 모델의 단순성입니다.이를 통해 가능한 행성 특성의 매우 다양한 변형을 간단하고 체계적으로 탐색 할 수 있습니다."라고 Rose는 말합니다.

과학자들은 고 경사 세계에서 얼음이없는 극지방은 일반적으로 얼음으로 덮인 적도 지역보다 더 많은 빛을 흡수하여 얼음 벨트를 쉽게 불안정하게 만드는 온난화를 일으킨다는 것을 발견했습니다. 그들은 극지방 만년설이있는 세계의 수가 적도 얼음 대를 가진 세계의 수보다 3 ~ 4 배 더 많아야한다는 것을 발견했습니다.

“안정적인 빙 대는 가능하지만 상대적으로 드물기 때문에 행성 특성의 '적절한'조합이 필요합니다.

Rose에 따르면, 잠재적으로 높은 경사를 가진 거주 가능한 행성은 "전구 눈덩이와 완전히 얼음이없는 상태 사이에서 격렬한 기후 변화"를 겪는 경향이있을 수 있습니다.

"이 가상의 행성은 지구보다 생명을 품는 데 어느 정도 적합합니까?" 로즈에게 묻습니다. “그 질문에 대한 좋은 대답이 없습니다. 나는 커뮤니티가 여전히 이러한 개념을 가지고 씨름하고 있다고 생각합니다.”

Rose의 공동 저자 인 Cecilia Bitz는 NASA Astrobiology Program의 NASA Astrobiology Institute 요소로부터 자금을 지원 받았습니다. 한편 Checlair의 작업은 NASA의 Habitable Worlds 프로그램의 지원을 받았습니다. NASA Astrobiology는 우주 생물학 연구와 관련된 제안을 요청하는 NASA Science Mission Directorate (SMD) 내의 거주 가능한 세계 및 기타 연구 및 분석 프로그램에 대한 리소스를 제공합니다.

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13 답변 13

우리 태양계의 행성은 실제로 그러한 변화를 겪었습니다! 금성은 현재 243 일의 긴 역행 스핀을 가지고 있지만 항상 그런 것은 아닙니다. 현재의 이론은 그것이 일반적인 빠른 회전으로 시작하여 정상적으로 조석 고정을 겪었다 고 말합니다. 그리고 거기서 멈췄을 텐데 금성의 두꺼운 대기는 열 구동 대기 조수 조석 고를 넘어서고 역행 회전을 일으킬만큼 강했습니다. 현재 그것의 자전은 역행을 추진하는 대기 조수와 전행을 추진하는 태양의 조석 소실 사이의 균형입니다. 역행 및 프로 그레이드 모션에 대한 위키피디아의 페이지를 참조하십시오.

분위기 유지에 신경 쓰지 않는 것 같군요. 진한 분위기로 멋있 니? 괜찮고 역행 스핀을 신경 쓰지 않는다면, 이것은 실제 행성을 기반으로합니다. 그러나 귀하의 시나리오에서 그 효과가 얼마나 강해야할지 잘 모르겠습니다.

만약. 당신의 조석으로 잠긴 지구는 결국 그들의 대기를 파괴하는 지적 생명체를 가졌습니다.

조석으로 잠긴 행성이 우리가 지구에있는 것과 같은 큰 달을 포착했다면, 달의 조력은 별의 조력보다 더 강할 수 있습니다. 이로 인해 행성은 달과의 조석 잠금 대신 별에 대한 조석 잠금을 점차적으로 잃게 될 것입니다.

아뇨. 다른 기관이 개입하지 않고서는 안됩니다.

행성 내의 조력은 계속해서 그것을 "잠긴"상태로 밀고 있습니다.이를 바꾸기 위해서는 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 우리는 정말 극적인 사건을 이야기하고 있습니다.

충돌이없는 거대한 물체 (예 : 시스템을 통과하는 큰 불량 행성)와의 가까운 만남을 통해 무언가를 달성 할 수 있습니다. 그러나 당신은 매우 타원형의 궤도를 갖게 될 것이고 그것을 원형으로 돌려 보내는 두 번째 만남은 오히려 믿음을 늘릴 것입니다.

그래도 바이너리 행성을 사용하여 원하는 효과를 얻을 수 있습니다. 두 행성은 서로 갇혀 있지만 각각은 정상적인 낮-밤 시퀀스를 경험합니다. 서로를 향하고 멀어지는 표면은 그럴듯하게 다른 특성을 가질 수 있습니다.

예, 방사형 질량 재분배에 의해.

초기 지구의 철 재앙이나 빙하기 이후의 만년설 녹는 것과 유사한 것.

무언가 내부 온도가 상승하면 무거운 물질이 행성 중심으로 이동하여 관성 모멘트를 줄이고 회전을 가속화 할 수 있습니다. 철 재앙의 경우와 마찬가지로, 코어로의 대량 이동에 의해 생성 된 마찰은 더 많은 온난화를 일으키고 프로세스를 더욱 가속화합니다.

이러한 과정을 촉발하는 데 필요한 행성 내부의 가열은 두꺼운 지각이나 어떤 종류의 눈 퇴적물로 인한 추가 단열과 같은 여러 과정에 의해 발생할 수 있습니다. 천연 원자로를 시작하기 위해 임계 질량에 도달하는 방사성 광물 (우라늄 광산에서 발생했듯이)의 자연 축적. 또는 조석 봉쇄가 화산 활동을 멈추거나 늦추어 내부 온도를 상승시켜 그 과정을 촉발시킬 수 있습니다.

냉각시에도 유사한 효과가 발생할 수 있습니다. 가벼운 광물을 무거운 광물로 변환하는 상 변화가 발생할 수 있지만이 경우 마찰 가열로 인해 프로세스가 가속화되는 대신 중단됩니다.

나는 또한 행성의 궤도가 대략 거주 가능한 영역에 머물러 있기를 원합니다.

행성은 거주 가능 구역에서 시작해야합니까? 그렇지 않다면, 혜성과 같은 타원 궤도에 매우 긴 기간 동안 가스 거인을 포함하는 몇 단계의 제안이 있습니다.

  1. 형성: 행성이 처음에 별과 매우 가까운 궤도에서 형성되도록 (수일 정도) 조석에 의해 잠겨 있습니다.
  2. 회전 속도 증가 : 포격이 끝나면 불량 가스 거인이 궤도를 약간 편 심하게 만드는 가까운 접근을하여 유리한 조석 잠금 장치가 수성처럼 3 : 2 공명이지만 현재 회전보다 회전주기가 더 빠르도록합니다. 회전 기간이 안정화 될 때까지 수십만 년을 준 다음 가스 거인이 다시 흔들 리게하고 5 : 2 잠금이 유리한 더 편심 궤도로 부스트합니다. 다시 약간 더 빠른 회전으로 회전합니다. 스핀이 충분히 빠를 때까지 반복하십시오.
  3. 거주 가능 구역으로 이동 : 가스 거인의 긴밀한 접근은 거주 가능 지역을 넘어서 그 정점을 높입니다. 행성이 안쪽으로 이동하고 가스 거인이 바깥쪽으로 이동하며 행성이 가스 거인의 태양 쪽 주위를 맴돌면서 거주 가능 구역을 가로 지르면서 세차 운동과 타이밍이 가까이 접근하도록 허용합니다. 이것은 큰 방사상 화상과 동일하며 그 위치에서 궤도를 대부분 원형 화하는 데 사용됩니다.
  4. 선택 사항-안전 : 가스 거인이 그렇게 장기간 궤도를 돌고 있다면 태양에서 꽤 멀리 갈 것입니다. 지나가는 별 / 적색 왜성 / 비슷하게 무거운 물체는 태양계 내에서 더 깊은 곳을 지나가고 설정된 것을 엉망으로 만들기에 충분해야합니다.

조석 고정은 거주 가능한 행성을 살기 힘들게 만들 수 있습니다.

이 아티스트의 연출은 Gliese 436 주위를 공전하는 해왕성 크기의 행성을 묘사합니다. 조석으로 잠겨있을 가능성이 가장 높은 행성은 태양을 향해 한 면만 돌립니다. 크레딧 : NASA

Tidally-locked 행성 (한 쪽은 영원히 별을 향하고 다른 쪽은 어둠에 가려져있는 행성)은 다른 쪽보다 한쪽이 더 따뜻합니다. 대기의 존재는 지구 전체에 열을 분산시켜 온도를 균등하게하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 조석 고정은 광범위한 기후 변화를 초래할 수 있으며, 그 결과이 행성 표면에서 생명의 진화를 위협 할 수 있습니다.

조석 고정은 행성의 질량과 별과의 거리에 따라 달라집니다. 우리 태양보다 약간 작은 M- 별 궤도를 도는 행성의 경우, 행성이 조석으로 잠기는 지역이 거주 가능 구역과 겹치며, 여기서 물은 행성 표면에 액체로 남아있을 수 있습니다.

태양계에서 달은 지구 궤도에 조석으로 고정되어 있습니다.

천체 물리학 저널 (Astrophysical Journal) 12 월호에 발표 된 새로운 연구에 따르면 한 지점에서 행성의 강한 가열은 행성에서 발생하는 풍화 정도를 변화 시키거나 심지어 제어 할 수 있으며, 이는 심각하고 심지어 불안정한 기후 변화로 이어질 수 있습니다. 이러한 극적인 기후 효과는 그렇지 않으면 생명체가 살 수없는 잠재적 인 행성을 만들 수 있습니다.

암석과 미네랄이 공기에 노출되면 그 안의 가스에 반응합니다.

암석이 침식됨에 따라 신선한 얼굴이 공기와 접촉하여 더 많은 가스가 변환됩니다. 침식 과정이 화산 폭발과 같이 대기 중으로 배출되는 신선한 가스와 보조를 맞추면 기후는 안정적으로 유지됩니다.

조석으로 잠긴 행성에서는 단일 지역이 지속적으로 별에 가깝습니다. 아성 점으로 알려진이 지역은 더 많은 직사광선을 받아 더 많은 열을받습니다. 최근 논문은 이러한 지속적인 관심이 풍화에 영향을 미치고 따라서 대기의 기후에 영향을 미칠 수 있다고 제안합니다.

ESWI (Enhanced Substellar Weathering Instability)라고하는이 과정은 열의 유입으로 인해 Substellar Point에서 풍화가 증가한다는 사실에 근거합니다.

더 높은 기온은 또한 더 강한 강우를 초래하여 풍화에 영향을 미칠 수 있습니다.

캘리포니아 버클리 대학의 에드윈 카이트 (Edwin Kite)는 "비가 더 세게 올수록 더 많이 침식된다"고 말했다.

더 많은 비는 대기와 반응하여 더 많은 구성 요소를 제거하는 풍부한 신선한 암석을 의미합니다.

마찬가지로, 어떤 이유로 든 항성 점이 식 으면 풍화 과정이 느려집니다. 화학적으로 반응 할 수있는 암석이 적고 대기 가스가 축적됩니다. 화산 활동은 암석이 흡수 할 수있는 것보다 더 많은 물질을 대기에 넣을 수 있습니다. 지구의 화산은 이산화황과 이산화탄소와 같은 온실 가스를 방출하기 때문에 아마도 폭주하는 온실 효과가 날아가서 추가 난방으로 이어질 수 있습니다.

이 모든 것은 열이 항성에 지속적으로 가장 가까운 단일 영역에 집중되기 때문에 발생합니다.

화성은 조석으로 고정되어 있지는 않지만 주야간 온도의 범위가 넓다는 것은 화성을 살기 힘들게 만들 수있는 극심한 기후 변화를 경험할 수 있음을 의미합니다. 크레딧 : Jim Bell et all / Hubble Heritage Team

"지구의 풍화 속도를 제어하는 ​​것은 바로 그 패치입니다."라고 Kite는 말했습니다.

지구에서는 공기 중의 이산화탄소가 규산 칼슘과 반응하여 탄산 칼슘과 이산화 규소를 생성합니다. 이 과정은 공기에서 이산화탄소를 제거하고 온실 효과를 제어합니다.

시카고 대학의 Dorian Abbot은 "날씨는 지구상의 기후를 장기간에 걸쳐 조절하고 너무 덥거나 너무 춥지 않도록합니다."라고 설명했습니다. Abbot은 지구와 태양 외 행성의 기후 역학을 연구합니다.

다른 행성에서도 똑같은 일이 일어날 수 있지만 조건이 옳거나 그르다면 결과는 더 해로울 수 있습니다.

강우는 더 높은 암석 침식 비율로 이어집니다. 크레딧 : Mila Zinkova

카이트는 "우리는 때때로 거주 가능 구역에서 비극적 인 출구를 본다"고 말했다.

예를 들어, 거주 가능한 행성은 가스 구름이 물이 끓는 지점까지 표면 온도를 크게 상승시키는 금성과 같은 상황으로 이동할 수 있습니다.

또는 단순히 수명 기간 동안 넓은 스윙을 자랑 할 수 있으며, 추위에서 더위로 그리고 다시 되돌아가는 상당한 변화를 보일 수 있습니다. 그러한 변동은 행성에서 진화하려는 삶에 문제를 의미 할 수 있습니다.

카이트는 "인생이 지구상에서 복잡성을 발전시키는 데는 오랜 시간이 걸렸다"고 말했다.

그는 오늘날 우리가 알고있는 시점에 생명을 불어 넣으려면 몇 가지 핵심 단계가 필요하다고 설명했습니다.

"이러한 여러 단계를 수행하려면 행성에서 장기간 거주 할 수 있어야합니다."라고 그는 말했습니다.

"만년 동안 행성에 비를 내리고 흥미로운 일이 일어날 것이라고 기대하는 것만으로는 충분하지 않습니다."

"기후 불안정은 우리가 일반적으로 생각하는 삶에 좋지 않습니다."

아이슬란드 남부의 Eyjafjallajökull 화산과 같은 화산은 엄청난 양의 재와 가스를 분출하여 대기 구성을 바꿀 수 있습니다. 크레딧 : Marco Fulle (Stromboli Online)

치명적인 변화-드물거나 흔한가요?

조석 폐쇄로 인해 대기가 불안정 해지는 행성은 몇 개입니까?

그 범위를 좁히려면 먼저 조석으로 잠긴 행성이 얼마나 자주 존재할 수 있는지 살펴 봐야합니다.

M 별의 경우, "우리는 거주 가능 구역에있는 많은 행성이 조석으로 잠겨있을 것으로 예상합니다."라고 Abbot은 말했습니다.

ESWI가 발생하려면이 행성에서 특정 조건이 충족되어야합니다.

별에 가장 가까운 별 아래 지점은 수중에있을 수 없습니다. 강한 온도 의존 풍화를 위해서는 토지가 필요합니다.

마찬가지로 풍화 작용에 의해 흡수되는 가스는 대기 중에 널리 퍼져있는 가스 여야합니다.

Kite는 지구가 다른별로 옮겨져 조석으로 잠겨도 위험하지 않을 것이라고 지적합니다. 지구의 풍화 작용은 이산화탄소를 소비하지만 질소는 대부분의 대기를 구성합니다.

이러한 결과는 별의 얼굴 하나만 드러 낼 수있는 행성에만 국한되지 않습니다.

Kite에 따르면 "이 과정을 진행하는 데 정말 중요한 것은 큰 주야간 온도 대비입니다."

예를 들어, 팀은 화성의 신비를 고려하기 위해 Weizmann Institute of Science의 Itay Halevy와 협력했습니다. 화성은 조석으로 잠기지 않지만 화성의 하루 동안 다양한 온도 변화를 보입니다. 붉은 행성은 오래 전에 대기를 잃었고 과학자들은 여전히 ​​정확히 어떻게 일어 났는지 확인하려고 노력하고 있습니다.

Kite는 ESWI가 잠재적 인 기여자가 될 수 있다고 생각합니다.

그는 "지질 학적 역사에 걸쳐 상당한 양의 이산화탄소를 배출하기에 충분한 풍화가 발생했는지 여부는 열린 질문"이라고 말했다.

그러나 그는 그러한 조건이 천문학 자들이 위험 지역에있는 행성을 연구하는 것을 막을 수는 없다는 것을 분명히했습니다. 이 시체는 여전히 거주 가능할 가능성이 있습니다.


'눈덩이 지구'외계 행성은 생명이없는 '눈덩이'일 수 있습니다

거대한 눈알을 닮은 외계 세계는 생명체를 수용 할 수 있지만 이전에 제안한 것만 큼 흔하지 않을 수 있다는 새로운 연구가 발견되었습니다.

대신 그러한 행성을 만들 바다는 거대한 눈알을 닮았다 종종 눈알과 같은 외모를 엉망으로 만들고 우리가 알고있는 생명체에 거주 할 수있는 기회를 잠재적으로 감소시킬 수 있습니다.

이 외계 세계는 주위에 존재하는 것으로 생각됩니다. 붉은 난쟁이, 우주에서 가장 흔한 유형의 별. 이 별들은 작고 차갑습니다. 태양의 약 5 분의 1의 무게와 최대 50 배의 어둡습니다. 최대 70 %를 차지합니다. 우주의 모든 별, 잠재적으로 외계 생명체를 찾는 귀중한 장소로 만드는 엄청난 수입니다. 사실, NASA의 케플러 우주 망원경 이 별들 중 적어도 절반은 지구 질량의 절반에서 4 배인 암석 행성을 가지고 있다는 것을 발견했습니다.

여부 조사 외계 행성 우리가 알고있는 것처럼 생명체를 수용 할 수 있습니다. 지구상에 액체 물이있는 곳에 거의 생명체가 있기 때문입니다. 과학자들은 일반적으로 거주 가능 구역 Goldilocks zones라고도 알려진 별의 수 및 지구 표면에 액체 물을 보유 할 수있을 정도로 온화한 별 주변 지역.

2014 년 한 연구에 따르면 거의 모든 적색 왜성은 거주 가능 지역에 행성을 가질 수 있습니다.. 이 작업은 또한 그러한 세계가 지구보다 25 배 더 많은 물 전체적으로 있습니다.

그만큼 적색 왜성 주변의 거주 가능 구역 이 별들이 얼마나 희미한 지, 종종 거리보다 더 가깝기 때문에이 별들에 가깝습니다. 수은 태양을 공전합니다. 이러한 친밀함은 외계 행성의 사냥꾼들에게 호소력이 있습니다. 왜냐하면 별 근처의 세계가 우리의 관점에서 더 자주 그들 앞에서 교차하기 때문에 별에서 더 멀리 궤도를 도는 행성보다 쉽게 ​​감지 할 수 있기 때문입니다.

행성이 별을 매우 가깝게 공전 할 때 별의 중력으로 인해 세계가 "조수 고정"상태가되게 할 수 있습니다. 즉, 달이 지구에 대해하는 것처럼 행성은 항상 별에 동일한 얼굴을 보여줄 것입니다. 각각 하나의 영구적 인 낮과 하나의 영구적 인 밤이있는 행성의 시나리오는 눈알을 닮은 눈에 띄는 종류의 세계로 이어질 수 있습니다. 밤에는 얼어 붙은 얼음 껍질로 덮여 있고, 낮에는 별의 따뜻함을 지속적으로 뿜어내는 거대한 액체 바다가있었습니다.

그러나 적색 왜성 주위에 조석으로 잠긴 외계 행성이 어떻게 보일 수 있는지에 대한 이전의 연구는 해빙이 그러한 세계의 바다 내에서 열과 추위의 흐름에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 설명하지 못했습니다. 해빙은 각 세계의 낮에 가열 된 공기가 더 시원한 밤으로 몰려 들기 때문에 강풍이이 바다 주위로 표류 할 것입니다. 이 해빙이 녹 으면 물과 대기의 열을 흡수합니다.

이제 중국의 과학자들은 표류하는 해빙은 종종 그러한 외계 행성을 식힐 수 있습니다 안구 세계가되는 것을 막기에 충분합니다. 대신, 그러한 많은 외계 행성은 완전히 얼음으로 덮인 "눈덩이"가 될 수 있습니다.

이전 연구에 따르면 지구 자체가 눈덩이 상태를 경험했을 수 있습니다. 역사상 여러 번 "하나는 약 22 억년 전이고 다른 하나는 약 6 억 3 천만년 전"이라고 베이징에있는 북경 대학의 기후 과학자이자이 새로운 연구의 주 저자 인 Jun Yang은 다음과 같이 말했습니다. Space.com. "이 눈덩이 상태 동안 모든 바다의 표면은 해빙과 눈으로 덮여 있었고 거의 모든 대륙이 두꺼운 빙상으로 덮여 있었을 것입니다."

Yang과 그의 연구팀은 안구 행성의 바다 가장자리 근처에서 형성되는 얼음이 표류하고 녹는 방식을 모델링하는 3D 컴퓨터 시뮬레이션을 개발했습니다. 이 해빙은 본질적으로 각 세계의 밤에서 낮으로 추위를 전달했습니다.

과학자들은 또한이 외계 행성의 기후를 모델링했습니다. 온실 가스의 영향 별의 열을 가두어 행성을 따뜻하게하는 이산화탄소와 같은 것입니다. 그들은이 세계가 지구보다 더 많은 온실 가스를 가지고 있지 않을 때 낮에있는 바다가 줄어들고 심지어 사라져서 눈덩이로 변환된다는 것을 발견했습니다.

연구자들은이 눈덩이 효과가 적색 왜성의 거주 가능 구역에있는 외계 행성이 영구적 인 낮과 밤에 조석으로 갇혀 있지 않고 별을 표시하는 얼굴을 천천히 바꾼 경우에도 발생할 수 있음을 발견했습니다. 수성은 태양과 함께.

“거주 가능하다고 생각되었던 일부 행성은 실제로 거주 가능하지 않을 수 있습니다. "그들은 햇빛이 액체 물에 도달 할 수없는 극도로 차가운 눈덩이 상태에있을 수 있습니다. 햇빛은 모든 유형의 광합성 유기체에 필요합니다."

그럼에도 불구하고 과학자들은 모든 외계 행성을 발견 한 것은 아닙니다. 레드 드워프의 거주 가능 구역 눈덩이가 될 것입니다. 예를 들어, 지구에 이산화탄소 나 메탄과 같은 온실 가스가 매우 높은 경우 온실 효과가 강하기 때문에 눈덩이 상태로 떨어지지 않을 것입니다.

더욱이, 행성이 눈덩이라고해서 그것이 완전히 사람이 살 수 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 지구의 이전 눈덩이 상태 공개. 예를 들어, 광합성 유기체는 이론상 별빛이 침투 할 수있는 얇은 얼음이있는 지역이나 얼음이없는 화산으로 가열 된 지역에 거주 할 수 있다고 Yang은 말했다.

또한 적색 왜성의 거주 가능 구역 안쪽 가장자리에있는 행성의 경우,받는 빛의 양은 "표면의 얼음과 눈을 녹이고 낮과 밤에도 액체 물을 유지할 수있을만큼 충분히 높습니다." 라고 양이 말했다.

자세한 과학자 그들의 발견 Nature Astronomy 저널 9 월 23 일 온라인.


전 가스 거인 용암의 행성

Matryoshka 인형은 아이들을 위해 집으로 가져 가기 위해 러시아로가는 관광객들에게 인기있는 참신함입니다. 러시아 여성 (또는 바부 시카)의 속이 빈 나무 볼링 핀 모양의 인형 인이 인형은 서로 안쪽에 중첩되어 있으며, 각 인형은 그것을 감싸는 인형보다 작습니다.

행성 마트 료 시카 인형의 완벽한 모델에서, 현재 크기와 질량이 지구와 가장 가까운 외계 행성 중 하나 인 외계 행성 인 Corot 7-b & # 8211은 훨씬 더 큰 버전의 내부에 자리 잡고있었습니다. Corot 7-b는 이전에 토성의 질량에 해당하는 100 개의 지구 질량을 가진 가스 거인이었습니다. 현재 그 질량은 우리 행성의 4.8 배입니다.

이 바위가 많은 용암으로 덮인 세계가 어떻게 현재 상태에 도달했는지는 NASA의 고다드 우주 비행 센터의 브라이언 잭슨이 지난주 워싱턴 DC에서 개최 한 미국 천문 학회 회의에서 발표되었습니다. Corot 7-b는 2009 년 2 월 ESA의 행성 사냥 위성 인 Convection, Rotation 및 Planetary Transits (CoRoT)에 의해 발견되었으며 이후 집중 연구의 대상이되었습니다.

이 행성의 지름은 지구보다 약 1.7 배 더 크며, 그 크기는 5 배나됩니다. 그 별은 약 15 억년으로 우리 태양의 1/3입니다. 그것은 우리의 태양과 매우 흡사 한 별에 매우 가깝게 공전하며, 별을 도는 데 20.4 시간 밖에 걸리지 않습니다. 이 시스템은 Monoceros 별자리에 있으며 약 480 광년 거리에 있습니다.

이 좁은 궤도는 행성을 화씨 3,600도 (섭씨 1,982도)처럼 매우 뜨겁게 만듭니다. 별을 향한 행성의 지각이 용암의 바다가 될 정도로 뜨겁습니다. Corot 7-b는 별에 고정되어 있기 때문에 행성의 한 면만 항상 별을 향하고 있습니다 (지구에서 달의 한 면만 보는 것처럼). 별에서 Corot 7-b의 반대편에있는 표면 온도는 섭씨 영하 350도 (섭씨 음수 210도)로 추산됩니다.

Corot 7-b는 여기처럼 비가 내립니다.하지만 당신은 그것에 빠지고 싶지 않을 것입니다. Corot 7-b의 비는 바위로 만들어져 있으므로 가장 무거운 우산도 큰 도움이되지 않으며 매우 얇은 대기는 바위 증기로 구성됩니다. 즉, 우리는 생명의 징조를 찾기 위해 Corot 7-b를 찾고 있지 않습니다. 우리가 찾고있는 것은 행성의 형성과 진화의 신호입니다.

Jackson et al. 행성의 궤도를 거꾸로 모델링했고, 별이 가스 거인으로 이전에 화신했던 행성을 구성했던 물질의 대부분을 날려 버렸다는 것을 보여주었습니다. 이전에는 현재보다 약 50 % 더 멀리 궤도를 돌았습니다. 항성풍 '별에서 나오는 전하 입자의 끊임없는 흐름'은 행성의 기체 대기와 상호 작용하여 대기를 날려 버렸습니다.

'지구가 잃는 질량과 중력 력 사이에는 복잡한 상호 작용이있어 별의 조수를 끌어 올린다'고 잭슨이 말했다.

As it was pulled in closer to the star due to the process of tidal migration, more and more of the gas evaporated, and the orbital change of the planet slowed to the distance at which it currently orbits. Once the planet got closer to the star, it also heated up, and this heating process contributed to the mass loss of Corot 7-b. This evaporative process left only the rocky core of the planet.

“CoRoT-7b may be the first in a new class of planet — evaporated remnant cores. Studying the coupled processes of mass loss and migration may be crucial to unraveling the origins of the hundreds of hot, earthlike planets space missions like CoRoT and NASA’s Kepler will soon uncover,” Jackson said.

Many of the extrasolar planets discovered early on were gas giants that orbited close to their stars, so-called “hot Jupiters”. It’s possible that many of them will experience the same or similar fate as Corot 7-b, as we wrote about in an article last April.

Corot 7-b will likely lose more mass because of the proximity to its star, though not at the rate seen previously. What the next planetary matryoshka of Corot 7-b will look like is anyone’s guess. My prediction: turtles all the way down.


Atmospheres Can Collapse on the Dark Sides of Planets

Planets that orbit close to their stars might lose their atmospheres along with any chance of life, but new models show a way in which these planets may retain their atmospheres and habitability.

Rocky exoplanets orbiting M dwarf stars, a type of red dwarf, can become tidally locked and potentially lose their atmosphere. Credit: D. Aguilar/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

When scientists search the cosmos for potentially habitable planets or alien life, they look to terrestrial planets. A number of rocky, possibly Earth-like, planets orbit around M dwarf stars, a smaller type of star than our Sun. These exoplanets may seem like good possibilities for finding alien life, but because of an M dwarf’s small size, planets orbit close to the star and can become tidally locked. This could potentially lead to the planets’ atmospheres collapsing entirely, rendering them uninhabitable.

At this point, said Daniel Koll, a graduate student at the University of Chicago, nobody knows whether tidally locked exoplanets are habitable. To try and answer this question, Koll researches how atmospheres behave on tidally locked planets and what conditions could prevent atmospheric collapse.

Other researchers have already run general circulation models, which people use to model our own changing climate, for these types of tidally locked exoplanets. What Koll did was devise models based on various basic physical conditions that could occur and see which line up best with those circulation models. Koll says two options exist for how the atmospheres of tidally locked planets can behave: atmospheric collapse or global circulation of the atmosphere.

Entire Atmospheric Collapse

The first option is that the atmosphere collapses entirely. Tidally locked planets always present the same side to their star, much like one side of the Moon always faces Earth, because strong gravitational gradients cause the planet’s orbital and rotational periods to synchronize. The nightside of a locked planet can get very cold, Koll said—temperatures can reach as low as 30 kelvins.

Temperatures that low are below the condensation point of the atmosphere, Koll said. When this happens, the atmosphere freezes and forms ice or nitrogen glaciers on the planet’s surface, leaving no gaseous atmosphere. But the planet doesn’t just settle with one half of it lacking an atmosphere. The atmosphere tries to attain a pressure equilibrium as gas moves from the dayside to the nightside, only to freeze once again. That process would repeat over and over until no atmosphere remained on either side of the planet.

Global Circulation Can Maintain Atmospheres

The other option for a tidally locked atmosphere, the option that Koll studies, is that the planet can effectively redistribute its atmosphere to its nightside without it condensing down. To understand what physics governs these atmospheres, Koll built different properties into his models.

The first was pretty simple: the nightside isn’t one uniform temperature. This nonuniformity brought his model’s results closer to the general circulation model’s line, but not close enough. He next approached the system as a heat engine that works in a way similar to how hurricanes operate on Earth. The atmosphere on the dayside heats up and moves over to the nightside, where it cools down as the planet and atmosphere radiate more heat out into space than heat comes in.

When the cooling atmosphere sinks closer to the planet’s surface, the waves of its movement slow and lose energy. That lost energy emerges as heat, which then warms the atmosphere again so it can make its way back to the dayside. This type of global circulation would retain a planet’s atmosphere because it never gets cold enough to condense out. When Koll plotted his modeling of this behavior, it lined up exactly to the global circulation model baseline.

“More greenhouse gases in the atmosphere make the atmosphere better at moving heat over to the nightside,” said Koll. Planets with thick atmospheres can circulate and retain their atmospheres better as a result.Getting this close to the global circulation models is quite a feat.

A Near-Perfect Fit

Not only did Koll’s models line up almost perfectly with the circulation models, but he also used fairly simple models that he writes out by hand in a composition book. By using such relatively simple models and having such accurate results, Koll feels that he and his colleague are gaining a solid understanding of how the atmosphere behaves on tidally locked planets. This knowledge could help determine which planets could possibly contain life or be habitable.

“Getting this close to the global circulation models is quite a feat,” said Cedric Gillmann, a planetary scientist from the Royal Observatory of Belgium. Even though Koll’s line looks almost too good to be true, Gillmann says that it’s possible to get such accurate models if the basic parameters are correct, which in Koll’s case they appear to be. “It’s a small miracle,” said Gillmann, who, along with Koll, is looking forward to the day when technology allows people to actually observe these exoplanets and their atmospheres.

– Cody Sullivan, Writer Intern

Citation: Sullivan, C. (2015), Atmospheres can collapse on the dark sides of planets, Eos, 96, doi:10.1029/2015EO042551. Published on 29 December 2015.


Could a binary star system have a planet tidally locked to the baricenter?

No. It's an unstable equilibrium. Any perturbation, no matter how small, would cause the planet to accelerate away from the barycentre towards one or other star. Exactly what orbit it would then go into depends on the relative masses of the stars and the ellipticity of their orbits.

If I'm interpreting your question correctly, you're asking if a planet could orbit the baricenter of a binary system, and over time become tidally locked to it (one side always facing it.) This is more conjecture than is probably appropriate for this sub, I'm reasonably confident that the answer to that question is yes, (although I doubt it's been observed.) I believe there would be an orbital sweet spot. sufficiently far from the binary system to ignore individual gravitational effects of the stars, but sufficiently close to lock within the life cycle of the binary system. It would be very interesting to see if this has been modeled.


Edit: I apologize to this community for asking such a foolish question, and potentially wasting everyone’s time. I obviously know the moon is tidally locked, but I know very little about planet science and wasn’t sure of how rare or common the phenomenon is. I suppose I’ll do more research before coming to this sub and asking such a basic question. To those that did help and were so polite in doing so, thank you immensely, you’ve given me a lot to go off of.

I'm trying to come up with interesting settings for a fantasy/sci-fi novel, and this idea came to me. If its possible, what would the atmosphere and living conditions be like for such a planet? I've done a bit of googling to see what people have to say about this topic, but most of what I've read seems to be a lot of mixed opinions and guessing. Any insight would be great to have!

Tidally locked objects in space are quite common. Our moon is tidally locked with Earth, Mercury is *almost* tidally locked with the Sun, in fact there are several moons in our solar system that are tidally locked with their planet. If I remember right the closer the bodies are to each other the more likely they are to be tidally locked. There's not much information on this outside of our solar system due to the difficulty to measure this phenomenon, however there is a concept known as an "Eyeball Planet" (https://en.wikipedia.org/wiki/Eyeball_planet) which I believe would provide you with more insight as to what you're looking for.

Yes, this is very helpful, thank you!

Is it possible for a moon to be always above the same location on a planet?

I was imagining our moon always being above Australia and when the first European settlers arrived them wondering what the big rock in sky was

Edit: Thanks everyone for the great replies. Would be a fun story for someone to write

The closer an orbiting body is to its. orbitee? (word for this?)

. the more likely they are to be tidally locked .

would that be tantamount to:

. become tidally locked more quickly. ?

I believe a gas giant was found that is tidally locked and too close to it's star.

So just build the bedroom on the dark side and your living room on the light side. Sorted!

2 4 4 2

Not only is this possible, it's the fate of all planets eventually. Planet and moon rotations slow down with time, so that eventually they become tidally locked. Planets might escape this fate if their star explodes first.

Here's a thread of people listing books about tidally locked planets. Don't let that stop you from writing your own -- everything has been done in fiction already, but no one's ever done it your way!

Not only is this possible, it's the fate of all planets eventually.

It depends on the amount of spin and orbital angular momentum in the system. In the classical 2 body problem the three scenarios are collision, tidal equilibrium or ejection. For n-body problems this gets significantly more complicated.

Essentially, while tidal evolution tends towards aligned synchronous states this is not the full story. Venus for example is thought to be in balance and will not perfectly lock into a 1-1 resonance as torque from the conventional tide and the atmospheric tide have opposite sign. This highlights that tidal locking is not always a perfect end state.

There is also the intriguing possibility of inverse tides. Two mechanisms (three if you count atmospheric tides having an opposing torque) can possibly cause inverse tides (which results in migration opposite to the conventional direction, excitation of eccentricity etc).

In general though tidal locking will be what astrophysical objects tend towards.


5. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS FOR HABITABILITY

We have explored the effect of synchronous rotation on terrestrial exoplanetary mantle and surface evolution. While planets around M-stars such as Gliese 581 may be expected to have atmospheres in general (which were not modeled here), our results provide a baseline geodynamical framework upon which such complexities may be added. Exploring a range of orbital conditions, from fluxes corresponding to Gliese 581 d to Gliese 581 c, we found two main phases of planetary evolution: a transient stage of pervasive high-degree convection and a culminating period of degree-1 convection. The timescale dictating the transition between these two evolutionary stages is controlled largely by the Rayleigh number. We find a gradient of surface temperatures ranging from 850 K to below 270 K, and hence regions either at the surface, or shallow subsurface, which may support stable liquid water. Lastly, we extrapolate our results to planets receiving higher stellar fluxes. With sufficiently high temperatures, a silicate lithosphere may melt and even support persisting localized magma oceans.

Two aspects of planetary evolution explored here may be directly detectible. A large temperature dichotomy on an atmosphere-less tidally locked planet may be detectible by measuring a thermal phase curve as described by Seager & Deming (2009). Second, with advances in detection techniques, potentially degassing magma ponds may provide a transient or permanent atmosphere which can be detected in the future, as has been done for transiting giant gas planets (e.g., Charbonneau et al. 2002 Vidal-Madjar et al. 2010).

The search for exoplanets has produced an array of exotic planets whose orbital conditions and surface environments are not found anywhere in our solar system. At the core of the exoplanet search is the hunt for habitable environments beyond Earth. Many workers propose that liquid water is a pre-condition for life due to its efficient transport of biochemical material and link to carbon-based biology (e.g., Hart 1978 Kasting & Catling 2003). This has led many to define a habitable zone: a range of semimajor axes in which stellar heating allows an Earth-like planet to have surface temperatures permitting liquid water. Using this definition, weak stars such as Gliese 581 may support tidally locked planets just outside the habitable zone which would normally be dismissed as uninhabitable. However, based on these results, a planet which does not strictly lie within the habitable zone may still support liquid water on its surface, or shallow subsurface, in certain regions of the planet. Thus, instead of assuming or precluding liquid water on planets like Gliese 581 c and d, tidally locked mantle and climate patterns (Joshi 2003) must be combined and assessed to determine the surface environment, keeping in mind this may vary greatly from the substellar to antistellar regions.

We gratefully acknowledge funding from NSF Astronomy CAREER grant 0747154, the MIT Undergraduate Opportunities Program, and from NSF REU. We also acknowledge preliminary work done by Anita Ganesan. This manuscript benefited from the thoughtful review of an anonymous reviewer. Lastly, we thank Steven Kawaler for his editorial efforts.


비디오보기: პლანეტების და ვარსკვლავების შედარებები ნაწილი #2 (구월 2022).


코멘트:

  1. Kelan

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  3. Mazunos

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  5. Yozshushakar

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  6. Mikree

    끝없이 논쟁하는 것은 불가능하다

  7. Eferhard

    모두 안녕하십니까! That smiled at me !!!!



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