वास्तव में एक एक्सोप्लैनेट को रहने योग्य क्या बनाता है?

आज खगोल विज्ञान में सबसे रोमांचक विषयों में से एक एक्सोप्लैनेट, या हमारे सौर मंडल से परे ग्रहों की खोज है। हमने अब तक 5,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट ढूंढे हैं, हर साल और अधिक खोजे जा रहे हैं। और एक्सोप्लैनेट अनुसंधान का पवित्र उद्देश्य रहने योग्य ग्रहों को ढूंढना है जहां हम अपने ग्रह से परे जीवन की तलाश कर सकें।

यदि आप खगोल विज्ञान में रुचि रखते हैं तो संभवतः आपने इसके बारे में समाचारों की सुर्खियाँ देखी होंगी रहने योग्य एक्सोप्लैनेट जो खोजे गए हैं नासा के केपलर स्पेस टेलीस्कोप या ट्रांजिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट (टीईएसएस) जैसे मिशनों द्वारा। ये ग्रह आम तौर पर पृथ्वी जैसे होते हैं और उनकी सतह पर तरल पानी हो सकता है, और ऐसा माना जाता है कि वे संभावित रूप से जीवन का समर्थन कर सकते हैं। लेकिन हम लाखों मील दूर से यह कैसे बता सकते हैं कि कोई ग्रह रहने योग्य है या नहीं? और वैसे भी रहने योग्य से हमारा वास्तव में क्या मतलब है?

हमने प्लैनेटरी हैबिटेबिलिटी लेबोरेटरी के हैबिटेबिलिटी विशेषज्ञ एबेल मेन्डेज़ से बात की अरेसिबो में प्यूर्टो रिको विश्वविद्यालय, जिन्होंने हमें बताया कि आदतन आपकी तुलना में कहीं अधिक जटिल है शायद सोचा।

आदतन द्विआधारी नहीं है

जिस तरह से अधिकांश लोग आदतनता के बारे में बात करते हैं वह ऐसा है मानो यह एक द्विआधारी अवस्था हो। या तो कोई ग्रह रहने योग्य है, या नहीं। लेकिन जब आप इस मुद्दे पर गहराई से सोचते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि यह परिभाषा काम नहीं करेगी। क्या हमारा तात्पर्य रहने योग्य से है जो मानव जीवन को बनाए रखने में सक्षम है? या सूक्ष्मजीवी जीवन? क्या हमारा मतलब यह है कि यह जीवन के सफल होने के लिए एक आरामदायक वातावरण है या ऐसा वातावरण जहां जीवित रहना कठिन है लेकिन सैद्धांतिक रूप से संभव है? क्या हमारा मतलब यह है कि उस वातावरण में जीवन विकसित हो सकता था, या यदि जीवन वहां आया तो वह जीवित रह सकता है?

इन प्रश्नों का कोई स्पष्ट उत्तर नहीं है, यही कारण है कि आदतन को हां/नहीं प्रश्न के रूप में सोचना एक गलती है। इसके बजाय, हमें एक निश्चित प्रकार के जीवन के लिए फिटनेस के उपाय के रूप में आदत के बारे में सोचना चाहिए।

यह भ्रम केवल जनता के बीच ही नहीं है। मेन्डेज़ ने कहा कि वैज्ञानिकों के बीच इस बात पर भी आम सहमति की कमी है कि आदत का क्या मतलब है। यह "एक भरा हुआ शब्द है," उन्होंने कहा, "क्योंकि हमारी सामान्य बातचीत में, आदत का मतलब आदतन होना है।" इंसान।” लेकिन जब हम अन्य ग्रहों को देख रहे होते हैं, तो हम न केवल मनुष्यों के बारे में सोच रहे होते हैं, बल्कि अन्य प्रकार के ग्रहों के बारे में भी सोच रहे होते हैं जीवन की।

हर समय जब खगोलविज्ञानी एक्सोप्लैनेट की रहने की क्षमता के बारे में सोच रहे थे, वह बदल गया वहाँ लोगों का एक और समूह था जो दशकों से आवास के बारे में सोच रहा था: पारिस्थितिकीविज्ञानी। पारिस्थितिकीविज्ञानी पृथ्वी पर पर्यावरण की "आवास उपयुक्तता" के बारे में बात करते हैं - जैसे कि, एक विशेष प्रकार के जीवन के पनपने के लिए एक विशेष वातावरण की उपयुक्तता। खगोल जीव विज्ञान समुदाय अपने एक्सोप्लैनेट अनुसंधान के माध्यम से यही हासिल करने की कोशिश कर रहा था।

इस विषय पर अपने शोध के आरंभ में, मेन्डेज़ को यह पारिस्थितिकी कार्य मिला, उन्होंने कहा: "मुझे एहसास हुआ कि लोग क्या कर रहे हैं खगोलविज्ञान क्षेत्र आदतनता को परिभाषित करने और मात्रा निर्धारित करने की कोशिश कर रहा था - जो पारिस्थितिकीविदों द्वारा दशकों पहले ही किया जा चुका था।

रहने योग्य क्षेत्र के बारे में क्या?

फिर, समस्या यह निर्धारित करने के बारे में नहीं है कि कोई एक्सोप्लैनेट रहने योग्य है या नहीं, बल्कि यह निर्धारित करने के बारे में है कि कौन सी विशेषताएं इसे जीवन के प्रकारों के लिए उपयुक्त बनाती हैं।

शुरुआत करने के लिए एक अपेक्षाकृत आसान स्थान तरल पानी की उपलब्धता की आवश्यकता है। तरल जल आवश्यक है जीवन के लगभग सभी रूपों के लिए, जैसा कि हम इसे इसके विलायक गुणों के कारण जानते हैं। कई चीजें पानी में घुल जाती हैं, जिसका अर्थ है कि यह चीजों को एक साथ मिलाने के लिए अच्छा है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्षम बनाता है। यह एंजाइमों के कार्य करने के तरीके में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए जब वैज्ञानिकों ने रहने योग्य एक्सोप्लैनेट की आवश्यकताओं की कल्पना की है, तो तरल पानी उपलब्ध होना सूची में सबसे ऊपर है।

यही हमें "रहने योग्य क्षेत्र" का विचार देता है। यह एक तारे के आसपास का क्षेत्र है जहां यह अनुमान लगाया जाता है कि एक ग्रह अपनी सतह पर तरल पानी रखने के लिए सही तापमान पर होगा। अगर हमें एक ढूंढना होता किसी तारे के रहने योग्य क्षेत्र के भीतर पृथ्वी जैसा ग्रह तर्क यह है कि, हमें जीवन की तलाश के लिए एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु मिल गया होगा।

हालाँकि, रहने योग्य क्षेत्र में रहना ही रहने योग्य होने का सब कुछ और अंत नहीं है। यह सिर्फ एक बुनियादी आवश्यकता है. और, मेन्डेज़ कहते हैं, इस शब्द ने "बहुत भ्रम" पैदा कर दिया है, क्योंकि अक्सर खगोलविद कहेंगे कि एक ग्रह रहने योग्य है जब उनका मतलब है कि यह रहने योग्य क्षेत्र में है। वह यह स्पष्ट करने के लिए "संभावित रूप से रहने योग्य" शब्द को प्राथमिकता देते हैं कि यह एक सुलझे हुए प्रश्न से बहुत दूर है।

आदत के लिए कारक

ठीक है, तो तरल पानी बहुत जरूरी है। किसी ग्रह पर जीवन स्थापित करने के लिए और क्या आवश्यक है? पृथ्वी पर जीवन के रूपों के आधार पर हमें इसकी ठोस समझ है। जब एक्सोप्लैनेट की रहने की क्षमता का आकलन करने की बात आती है, तो खगोलविज्ञानी ग्रह जैसे कारकों के बारे में जानना चाहते हैं द्रव्यमान और त्रिज्या, साथ ही इसकी सतह का तापमान, दबाव और ग्रह का वह अंश जो इसके अंतर्गत आता है पानी।

किसी भी एक्सोप्लैनेट के लिए इन कारकों को निर्धारित करना चुनौतीपूर्ण है। अब खोजे गए अधिकांश एक्सोप्लैनेट के लिए हम उनकी कक्षीय अवधि, उनकी त्रिज्या या द्रव्यमान और उनके तारकीय प्रवाह जैसे कारकों को जान सकते हैं, जो कि उनके मेजबान तारे से प्राप्त विकिरण की मात्रा है। लेकिन, उदाहरण के लिए, उनकी सतह के तापमान या दबाव को जानने के लिए, हमें उनके वायुमंडल के बारे में जानना होगा।

इसका कारण जानने के लिए, हमारे अपने सौर मंडल को देखें। सौर मंडल में शुक्र की सतह का तापमान सबसे अधिक है, भले ही यह बुध की तुलना में सूर्य से अधिक दूर है। ऐसा इसलिए है क्योंकि शुक्र का वातावरण अत्यधिक घना है जो गर्मी को रोक लेता है और सतह का तापमान बढ़ा देता है। हमारे सौर मंडल को देखने वाले एक विदेशी खगोलविज्ञानी को यह नहीं पता होगा कि शुक्र ग्रह कितना गर्म था क्योंकि यह दूर से स्पष्ट नहीं है।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसी दूरबीनों द्वारा किए गए भविष्य के काम हमें और अधिक जानने में सक्षम बनाएंगे एक्सोप्लैनेट वायुमंडल, लेकिन अभी के लिए, वैज्ञानिकों को सतह के तापमान का अनुमान लगाना होगा।

पानी से ढकी सतह की मात्रा भी महत्वपूर्ण है। महासागर अंश कहा जाता है, यह मायने रखता है क्योंकि महासागरों की गतिशील प्रकृति उन्हें किसी ग्रह के चारों ओर पोषक तत्वों के परिवहन में निपुण बनाता है ताकि उस स्थान को जीवन के लिए अधिक अनुकूल बनाया जा सके।

वर्तमान में हमारे पास ऐसे उपकरण नहीं हैं जो एक्सोप्लैनेट के समुद्री अंश को मापने में सक्षम हों। हालाँकि, वहाँ हैं भविष्य की दूरबीनों के लिए विचार जो यह देख सकता है कि घूमने पर एक एक्सोप्लैनेट द्वारा परावर्तित प्रकाश की मात्रा कैसे बदलती है, जो इसकी सतह को कवर करने वाले महासागर की मात्रा का संकेत दे सकती है।

इन कारकों को निर्धारित करने में सभी जटिलताओं के बावजूद, मेन्डेज़ का मानना ​​है कि एक्सोप्लैनेट विज्ञान इतनी तेजी से विकसित हो रहा है कि हम अगले बीस वर्षों के भीतर उन्हें मापने में सक्षम होंगे। उन्होंने भविष्यवाणी की, "विभिन्न उपकरणों के साथ वायुमंडल माप के लिए दस साल, फिर नई दूरबीनों के लिए दस साल जो ग्रहों को व्यक्तिगत रूप से देखने और महासागर के अंश को मापने में सक्षम होंगे।"

संभावित रूप से रहने योग्य एक्सोप्लैनेट की एक सूची

भविष्य के दशकों में एक्सोप्लैनेट का इतने विस्तार से अध्ययन करने में सक्षम होना रोमांचक है, लेकिन वैज्ञानिक अब संभावित रूप से रहने योग्य एक्सोप्लैनेट का भी अध्ययन करना चाहते हैं। इसी कारण से, मेन्डेज़ का समूह इसका रखरखाव करता है रहने योग्य एक्सोप्लैनेट कैटलॉग, जो आज तक खोजे गए सभी संभावित रहने योग्य एक्सोप्लैनेट की एक सूची है।

कैटलॉग में शामिल होने के लिए, एक ग्रह को लगभग पृथ्वी के आकार का होना चाहिए और अपने तारे के रहने योग्य क्षेत्र के भीतर परिक्रमा करनी चाहिए। लेकिन इन एक्सोप्लैनेट्स के बारे में हम अभी तक जिन कई कारकों के बारे में नहीं जान सके हैं, उन्हें ध्यान में रखते हुए, पृथ्वी के आकार के दो अलग-अलग मानदंड हैं। कैटलॉग में एक रूढ़िवादी सूची है, जिसमें पृथ्वी की त्रिज्या के 1.6 गुना तक या तीन ग्रहों की सूची है इसके द्रव्यमान का गुना, और एक आशावादी सूची, जिसमें पृथ्वी की त्रिज्या के 2.5 गुना या उससे 10 गुना तक के ग्रह हैं द्रव्यमान।

ऐसा इसलिए है क्योंकि जब हम संभावित आवास की तलाश में होते हैं तो हम पृथ्वी जैसे चट्टानी ग्रहों की तलाश में होते हैं, न कि गैस वाले ग्रहों की। कम घनत्व वाले एक्सोप्लैनेट, जैसे गैस दिग्गज, जीवन के लिए अच्छे नहीं हैं क्योंकि वे टिके रहने में खराब हैं वे पोषक तत्व जो जीवन के लिए उपलब्ध होने चाहिए - यही कारण है कि आपको बादलों में जीवन नहीं मिलता है धरती। पृथ्वी से लगभग दो गुना आकार तक के ग्रह चट्टानी ग्रह होंगे, लेकिन उससे बड़े ग्रह मिनी नेपच्यून या गैस बौने नामक प्रकार के हो सकते हैं, जिन पर जीवन होने की संभावना नहीं है।

इससे अधिक 5,000 पुष्ट एक्सोप्लैनेट आप कल्पना कर सकते हैं कि कैटलॉग में रहने योग्य लोगों के लिए सैकड़ों उम्मीदवारों की सूची होगी, लेकिन वास्तव में, अपेक्षाकृत कम हैं - रूढ़िवादी सूची में केवल 21 और आशावादी सूची में 38 और।

सूची की संक्षिप्तता आंशिक रूप से इसलिए हो सकती है क्योंकि कई एक्सोप्लैनेट का पता लगाने के तरीके बड़े एक्सोप्लैनेट को खोजने में बेहतर हैं छोटी चीज़ों की तुलना में - आम तौर पर कहें तो, किसी बड़ी चीज़ को पहचानना आसान होता है - और कुछ शोध यही सुझाव देते हैं हो सकता है पृथ्वी जैसे अरबों ग्रह हमारी आकाशगंगा में. लेकिन अभी, हम उन एक्सोप्लैनेट की संख्या बता सकते हैं जो संभावित रहने की क्षमता के लिए सबसे बुनियादी मानदंडों को पूरा करते हैं, कम है।

अब कहां तलाशें जिंदगी

बेशक, तथ्य यह है कि कुछ संभावित रूप से रहने योग्य एक्सोप्लैनेट हैं जिनके बारे में हम जानते हैं इसका मतलब यह नहीं है कि हमें कहीं और जीवन की तलाश छोड़ देनी चाहिए। कुछ मायनों में, जब आपके पास ऐसी प्रणालियाँ हों तो अनुसंधान लक्ष्यों पर निर्णय लेना आसान हो जाता है ट्रैपिस्ट-1ऐसा माना जाता है कि यह चार संभावित रूप से रहने योग्य एक्सोप्लैनेट की मेजबानी करता है और जो आगामी विज्ञान कार्य के लिए एक महत्वपूर्ण लक्ष्य होगा। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप.

वासयोग्यता के बारे में ये सभी चर्चाएं इस विचार पर आधारित हैं कि यदि ब्रह्मांड में कहीं और जीवन है, तो यह कम से कम पृथ्वी पर जीवन के बराबर होगा। जब हम पानी या कुछ पोषक तत्वों की आवश्यकताओं के बारे में बात करते हैं, तो हम इसे अपने ग्रह पर देखे गए जीवन पर आधारित कर रहे हैं। हम मानते हैं कि कहीं और वैसा जीवन होगा जैसा हम जानते हैं, लेकिन यह निश्चित रूप से संभव है कि कहीं बाहर बिल्कुल अलग रूप का जीवन हो।

हालाँकि वैज्ञानिक इस संभावना को स्वीकार करते हैं, लेकिन वे इस अवधारणा पर अधिक ध्यान नहीं देते हैं क्योंकि यह अनुसंधान के लिए व्यावहारिक रूप से उपयोगी नहीं है। मेन्डेज़ ने बताया, "आप जीवन को नहीं पहचान पाएंगे क्योंकि हम इसे नहीं जानते हैं," इसलिए यह ऐसी चीज़ नहीं है जिसे हम खोज सकें।

हम अपने सौर मंडल में जीवन की तलाश कर रहे हैं

कुछ शोधकर्ताओं का तर्क है कि एक्सोप्लैनेट की तलाश करने के बजाय, हम अपने सौर मंडल में संभावित रूप से रहने योग्य दुनिया की तलाश कर सकते हैं - जैसे कि शनि का चंद्रमा एन्सेलाडस या बृहस्पति का चंद्रमा यूरोपा। भले ही वे सूर्य से बहुत दूर हैं और उनकी सतह पर तरल पानी नहीं है, फिर भी माना जाता है कि दोनों में बर्फीली परतों के नीचे तरल खारे पानी का महासागर है।

लेकिन मेन्डेज़ इस बात से सहमत नहीं हैं कि ये स्थान उन बर्फीली परतों के कारण जीवन के लिए बहुत आशाजनक स्थान हैं। ये परतें किसी भी वायुमंडल तक पहुंच को अवरुद्ध कर देती हैं और ऊर्जा को सतह से स्थानांतरित होने से रोकती हैं, जिससे यह जीवन को बनाए रखने के लिए उपयुक्त नहीं रह जाता है। “यह हमारे ग्रह पर गहरे महासागरों से भी बदतर है। यह पृथ्वी पर मौजूद किसी भी चीज़ से कहीं ज़्यादा ख़राब है,” उन्होंने कहा। "मुझे नहीं लगता कि माइक्रोबियल जीवन से परे कुछ भी वहां रह पाएगा।"

यहां तक ​​कि पृथ्वी के बाहर सूक्ष्मजीवी जीवन की खोज भी बेहद रोमांचक होगी, इसलिए रोवर पर्सिवेरेंस जैसे मिशनों का उद्देश्य मंगल ग्रह पर प्राचीन जीवन के साक्ष्य की तलाश करना है। लेकिन मंगल आज बिल्कुल मेहमाननवाज़ नहीं है, हालाँकि यह अपने अतीत में एक बिंदु पर हो सकता था। मंगल ग्रह के पर्यावरण पर आवास संबंधी अध्ययन आज वहाँ किसी भी चीज़ के जीवित रहने की आशा नहीं करते हैं: “हम अनुमान लगाया गया है कि जीवन को बनाए रखने के लिए मंगल की सतह अटाकामा रेगिस्तान से हजार गुना बदतर है, मेन्डेज़ कहा।

मंगल ग्रह की ओर आगे

मंगल ग्रह की शुष्क स्थितियों के बारे में अपनी आपत्तियों के बावजूद, मेन्डेज़ इस बारे में व्यावहारिक हैं कि अगर वहाँ जीवन है तो हमें जीवन के प्रमाण कहाँ मिल सकते हैं। उन्होंने कहा, "अगर मुझे यह शर्त लगानी पड़े कि हम कहां जीवन पा सकेंगे, तो मैं मंगल ग्रह पर शर्त लगाऊंगा," भले ही मुझे एक्सोप्लैनेट अधिक पसंद हैं! ऐसा पता लगाने की समस्या के कारण है। यदि आप यह जानना चाहते हैं कि कोई ग्रह न केवल संभावित रूप से रहने योग्य है बल्कि वास्तव में वहां जीवन है, तो आपको प्रमाण की आवश्यकता है - और यह प्रमाण दूर से प्राप्त करना बेहद कठिन है।

अगले दशकों में मंगल ग्रह के लिए नमूना वापसी मिशन की योजना के साथ, अध्ययन के लिए मंगल के एक टुकड़े को पृथ्वी पर वापस लाने की दौड़ जारी है। ये नमूने जीवन की एक निश्चित पहचान के लिए हमारे लिए सबसे अच्छा मौका हैं। "यदि आपके पास पृथ्वी पर एक नमूना है तो निश्चित उत्तर आएगा, क्योंकि आप बहुत कम मात्रा में सूक्ष्मजीव जीवन की तलाश कर रहे हैं," उन्होंने समझाया।

स्वप्न अनुसंधान परिदृश्य मंगल ग्रह पर ऐसे वातावरण से एक नमूना एकत्र करना होगा जो पृथ्वी के मानकों के अनुसार रहने योग्य हो सकता है, जैसे कि एक्विफायर. यदि हमें ऐसे वातावरण में जीवन का प्रमाण मिल जाए तो यह बहुत अच्छा होगा - हमें पता चल जाएगा कि हमारा ग्रह जीवन का आवास करने वाला एकमात्र ग्रह नहीं है।

लेकिन मेन्डेज़ का कहना है कि ऐसे माहौल में जीवन का कोई सबूत न मिलना उतना ही रोमांचक होगा। उन्होंने कहा, "अगर हमें स्थलीय मानकों के अनुसार रहने योग्य जगह मिल जाए और वहां कोई जीवन न हो, तो यह आश्चर्यजनक और दिलचस्प होगा।" "क्या गलत हो गया? क्या हुआ? वहाँ जीवन क्यों नहीं है?” यह देखते हुए कि पृथ्वी पर इतने विविध प्रकार के वातावरण में जीवन मौजूद है, और हम जानते हैं पृथ्वी और मंगल ने प्रभावों के माध्यम से सामग्री साझा की है, यह वास्तव में अजीब होगा यदि जीवन हमारे तक ही सीमित था ग्रह.

मेन्डेज़ ने कहा, "यह जीवन खोजने के लिए एक महान रहस्योद्घाटन होगा, लेकिन नकारात्मक परिणाम और भी गहरा होगा।" “यहाँ गलत होने का कोई रास्ता नहीं है। यह एक जीत की स्थिति है. उत्तर मंगल ग्रह पर है, यह वहीं है। और कोई भी उत्तर गहरा होता है।"

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