Beboelig zon (habitabel zon) – definition, termer och betydelse för liv
Lär dig om beboelig zon (habitabel zon) — definition, viktiga termer och varför Guldlockzonen är avgörande för möjligheten till liv.
En beboelig zon (HZ) inom astronomin är en region i rymden där förhållandena är bäst för att liv ska kunna bildas som på jorden. Planeter i dessa områden är de mest sannolika att ha utomjordiskt liv.
Den beboeliga zonen kan också kallas "livszon", "komfortzon", "grönt bälte" eller "Guldlockzonen". En av fem stjärnor har en planet av jordstorlek i den beboeliga zonen. Man vet dock inte hur stor andel som skulle ha förhållanden som är lämpliga för liv.
Vad menas med beboelig zon?
Begreppet beboelig zon används oftast för den avståndsregion kring en stjärna där en stenplanet med en rimlig atmosfär skulle kunna ha flytande vatten på ytan — ett viktigt krav för liv som vi känner det. Termen är alltså ett sätt att avgränsa områden där ytvattnets temperatur kan ligga mellan frys- och kokpunkten under stabila förhållanden.
Vilka faktorer bestämmer zonens gränser?
- Stjärnans ljusstyrka och spektraltyp: En ljusstark stjärna har sin beboeliga zon längre bort; runt svaga röda dvärgar ligger zonen mycket nära stjärnan.
- Atmosfärens sammansättning: Växthusgaser (t.ex. CO2, vattenånga) kan höja yttemperaturen och därmed förlänga zonen utåt. Tunna eller inget atmosfär ger kallare yta även inom zonen.
- Planetens massa och geologi: Tillräcklig massa kan bevara en atmosfär och driva geologisk aktivitet (vulkanism, kontinentaldrift) som påverkar klimatet långsiktigt.
- Rotation, tidvattenlåsning och bana: Planeter i nära bana runt röda dvärgar kan bli tidvattenlåsta (samma sida mot stjärnan), vilket påverkar temperaturfördelningen. Hög excentricitet ger stora temperaturvariationer.
- Stjärnaktivitet: Starka flares, UV- och röntgenstrålning kan störa atmosfärer och göra livsvillkoren svårare, särskilt runt unga eller aktiva stjärnor.
- Systemets komplexitet: Binära stjärnor, närvaro av jätteplaneter eller månar kan påverka stabiliteten i planetbanor och därmed livsmöjligheterna.
Olika definitioner av HZ
- Konservativ HZ: Begränsas av strikta klimatmodeller och anger avstånd där flytande vatten nästan säkert kan förekomma.
- Optimistisk HZ: Sträcker sig längre in och ut från stjärnan och utgår från mer gynnsamma antaganden om atmosfär eller historiska data (t.ex. Venus och Mars tidvis fuktigare förflutna).
- Kontinuerligt beboelig zon (CHZ): Den region där en planet kan hålla sig i den beboeliga zonen under en lång tid (tillräckligt för liv att utvecklas), med hänsyn till stjärnans utveckling.
Begränsningar: HZ är inte allt
Att en planet ligger i den beboeliga zonen betyder inte automatiskt att den är beboelig. HZ är ett första urval för var man bör leta efter liv, men andra faktorer (atmosfärisk sammansättning, magnetfält, geologisk aktivitet, strålningsmiljö) avgör om liv verkligen kan finnas. Dessutom kan liv förekomma utanför den klassiska HZ:
- Subytliga oceaner — månar eller planeter med inre värme (t.ex. Europa, Enceladus) kan ha flytande vatten under isytor trots att de ligger långt utanför stjärnans HZ.
- Chemosyntetiskt liv — liv som hämtar energi från kemiska reaktioner (likt djuphavets svartbränsleventiler på jorden) behöver inte solenergi och kan finnas där ytan är ogästvänlig.
Upptäckt och statistik
Observationer med rymdteleskop som Kepler har visat att små, steniga planeter i den beboeliga zonen inte är ovanliga. Den ofta citerade uppskattningen att "en av fem stjärnor" har en jordstor planet i HZ kommer från analyser av Kepler-data, men osäkerheterna är fortfarande stora beroende på vilken definition av HZ och vilka planeter som inkluderas. Metoder för att hitta sådana planeter är bland annat transitmetoden, radialhastighetsmätningar och indirekt spektroskopi vid framtida instrument.
Vad innebär detta för sökandet efter liv?
Den beboeliga zonen är ett praktiskt verktyg för att prioritera mål i sökandet efter biosignaturer (t.ex. syre, ozon, metan i kombination) i atmosfärer. Framtida och nuvarande teleskop (t.ex. JWST, extremt stora teleskop från marken) kan börja studera atmosfärer hos exoplaneter i HZ. Samtidigt måste man beakta att liknande biosignaturer kan ha icke-biologiska förklaringar, och att liv kan finnas på platser som HZ inte täcker.
Sammanfattning
Den beboeliga zonen är ett viktigt och användbart begrepp inom astronomin och astrobiologin för att hitta platser där ytvattnet kan existera. Men HZ är ingen garanti för liv — det är ett första filter. För att avgöra om en planet verkligen kan hysa liv krävs kunskap om dess atmosfär, geologi, magnetfält och stjärnans egenskaper, samt öppet sinne för att liv kan uppstå i former och miljöer som skiljer sig från jordens.
Läget i den beboeliga zonen skulle variera beroende på stjärnans ljusstyrka.
Guldlocksplaneten
Goldilocks princip eller "Goldilocks effekt" innebär att något måste vara inom gränser: "Inte för varmt, inte för kallt, utan precis lagom".
Det är hämtat från barnberättelsen "De tre björnarna" där en liten flicka vid namn Guldlock hittar ett hus som ägs av tre björnar. Varje björn har sina egna preferenser när det gäller mat, sängar osv. Efter att ha testat var och en av de tre föremålen konstaterar Guldlock att en av dem alltid är för mycket i en extrem (för varmt, för stort osv.), en är för mycket i den motsatta extremen (för kallt, för litet osv.) och en är "lagom".
Inom astrobiologin avser Goldilocks-zonen den beboeliga zonen runt en stjärna. En planet får varken vara för långt ifrån eller för nära en stjärna och ett galaktiskt centrum för att kunna stödja liv. Endera extremen skulle hindra en planet från att utveckla liv. En sådan planet kallas i vardagligt tal för en "Guldlocksplanet".
Metodik
Cirkumstellära beboeliga zonen
I ett solsystem tror astronomer att en planet måste befinna sig i den beboeliga zonen för att det ska finnas liv. Den beboeliga zonen är ett område runt en stjärna där en planet skulle kunna ha flytande vatten. Flytande vatten kan vara nödvändigt för alla former av liv.
Större stjärnor är i allmänhet varmare, så den beboeliga zonen runt stjärnan skulle ligga längre bort från stjärnan än för solen. Mindre stjärnor är kallare, så den beboeliga zonen skulle ligga närmare stjärnan än för solen. Storleken och ljusstyrkan hos en stjärna avgör var den circumstellära beboeliga zonen finns runt stjärnan.
Planeterna bedöms utifrån dessa sju kriterier:
- Earth Similarity Index (ESI) - Likhet med jorden på en skala från 0 till 1, där 1 är den mest jordlika. ESI beror på planetens radie, densitet, flykthastighet och yttemperatur.
- Standard Primary Habitability (SPH) - lämplighet för växtlighet på en skala från 0 till 1, där 1 är bäst lämpad för tillväxt. SPH är beroende av yttemperaturen (och den relativa luftfuktigheten om den är känd).
- Habitable Zone Distance (HZD) - Avstånd från centrum av stjärnans beboeliga zon, skalat så att -1 representerar den inre kanten av zonen och +1 representerar den yttre kanten. HZD beror på stjärnans luminositet och temperatur samt storleken på planetens bana.
- Habitable Zone Composition (HZC) - Mått på sammansättningen i huvuddelen, där värden nära noll troligen är järn-sten-vattenblandningar. Värden under -1 representerar kroppar som troligen består huvudsakligen av järn, och värden över +1 representerar kroppar som troligen består huvudsakligen av gas. HZC beror på planetens massa och radie.
- Atmosfären i den beboeliga zonen (HZA) - Möjligheten för planeten att ha en beboelig atmosfär, där värden under -1 representerar kroppar med liten eller ingen atmosfär, och värden över +1 representerar kroppar med tjock väteatmosfär (t.ex. gasjättar). Värden mellan -1 och +1 är mer sannolika att ha atmosfärer som är lämpliga för liv, även om noll inte nödvändigtvis är idealiskt. HZA beror på planetens massa, radie, banstorlek och stjärnans luminositet.
- Planetary Class (pClass) - Klassificerar objekt baserat på termisk zon (varm, varm eller kall, där varm är i den beboeliga zonen) och massa (asteroidisk, mercuriansk, subterransk, terransk, superterransk, neptunisk och jovisk).
- Habitable Class (hClass) - Klassificerar beboeliga planeter baserat på temperatur: mycket kalla (< -50 °C); kalla; mesoplaneter (M) = medeltemperatur (0-50 °C); termoplaneter = varma; mycket varma (> 100 °C). Mesoplaneter skulle vara idealiska för komplext liv, medan klasserna hP eller hT endast skulle stödja extremofilt liv. Planeter som inte är beboeliga ges helt enkelt klass NH.
Galaktisk beboelig zon
Detta begrepp är inte så vanligt förekommande. Det är idén att ett solsystem också måste befinna sig på en lämplig plats i en galax för att liv ska kunna bildas.
Vissa områden i galaxer är bättre lämpade för liv än andra. Det solsystem där vi lever, i Orionspurten i Vintergatans utkant, är en plats som är gynnsam för liv, eftersom vi finns där.
- Den befinner sig inte i en klotformig samling där enorma stjärntätheter är skadliga för liv på grund av överdriven strålning och gravitationsstörningar. Klotformiga kluster består också främst av äldre, förmodligen metallfattiga, stjärnor. I klotformiga kluster skulle dessutom stjärnornas höga ålder innebära att värdstjärnan eller andra närliggande stjärnor har en stor mängd stjärnutveckling, vilket på grund av deras närhet kan orsaka extrema skador på livet på eventuella planeter, förutsatt att de kan bildas.
- Den ligger inte i närheten av en aktiv gammastrålningskälla.
- Det är inte nära det galaktiska centrumet där stjärnornas täthet återigen ökar sannolikheten för joniserande strålning (t.ex. från magnetarer och supernovor). Ett supermassivt svart hål tros också ligga i galaxens mitt, vilket kan vara en fara för alla närliggande kroppar.
- Solens cirkulära bana runt galaktiska centrum håller den borta från galaxens spiralarmar där intensiv strålning och gravitation återigen kan leda till störningar.
Översikt
Den beboeliga zonen är det område runt en stjärna där en planet har tillräckligt atmosfärstryck för att hålla flytande vatten på ytan.
En kandidat till beboelig planet innebär en jordplanet inom zonen med förhållanden som är ungefär jämförbara med jordens (dvs. en jordanalog) och som därmed kan vara gynnsam för liv.
Endast ett dussin planeter har bekräftats i den beboeliga zonen, men rymdsonden Kepler har identifierat ytterligare 54 kandidater. Uppskattningar visar att det finns "minst 500 miljoner" sådana planeter i Vintergatan.
Förteckning över kandidater till beboeliga planeter
Tabellen kan sorteras genom att klicka på pilarna uppåt eller nedåt.
Nyckel
- Avstånd från jorden i ljusår (ly)
- Massan i jordens massmultiplar (M( )
- Radius i jordradier (R( )
| Planetens namn | Avstånd från jorden [ly] | Massa [M( ] | Radius [R( ] | Datum för upptäckt | Anteckningar | Ref. |
| Gliese 581 g | 20.5 | 3.10 | 1.65 | 2010-09-29 | Första beboeliga planeten hittad | |
| 22 | 4.5 | -- | 2009-10-19 | |||
| HD 85512 b | 36 | 3.60 | 2.50 | 2011-08-17 | ||
| GJ 1214 b | 40 | 6.55 | 2.68 | 2009-12-16 | ||
| 55 Cancri f | 41 | 45.77 | 2.00 | 2005-04-11 | ||
| 600 | 34.96 | 2.40 | 2011-05-12 | |||
| Kepler-47c | 4900 | Storleken på Neptunus | Storleken på Neptunus | 2012-08-29 | ||
| PH2 b | Jupiterstorlek | 2013-01-03 |
Relaterade sidor
Frågor och svar
Fråga: Vad är en beboelig zon?
S: En beboelig zon (HZ) inom astronomin är en region i rymden där förhållandena är bäst för att liv ska kunna bildas som på jorden.
F: Vilka andra namn kan den beboeliga zonen kallas?
S: Den beboeliga zonen kan också kallas "livszon", "komfortzon", "grönt bälte" eller "Guldlockzonen".
F: Hur många stjärnor har en planet av jordstorlek i den beboeliga zonen?
S: En av fem stjärnor har en planet av jordstorlek i den beboeliga zonen.
F: Vet man hur stor andel av dessa planeter som skulle ha förhållanden som är lämpliga för liv?
Svar: Nej, det är inte känt hur stor andel som skulle ha förhållanden som är lämpliga för liv.
F: Vilken typ av planeter är mest sannolika att det finns utomjordiskt liv?
Svar: Planeter i de beboeliga zonerna har störst sannolikhet för utomjordiskt liv.
F: Kan alla planeter som befinner sig inom en stjärnas zoner upprätthålla liv?
S: Nej, alla planeter som ligger inom en stjärnas zoner har inte möjlighet att upprätthålla liv.
Sök