Białe karły a życie - wątpliwości :)

27.03.13, 22:53
Mam problem i chętnie spytam o poradę mądrzejszych od siebie :)

Mówi się ostatnio o możliwości życia na planetach wokół białych karłów, chociażby tu: [url=http://www.kosmonauta.net/astronomia/menu-artykuly-astronomia/astrobiologia/5256-astrobio20130326.html/url]
Jako idea wygląda to pięknie, zastanawiam się natomiast, jak się mają różnice między gwiazdami takimi jak Słońce a białymi karłami do praktycznej możliwości zaistnienia tam życia typu ziemskiego. Bo inna jest charakterystyka promieniowania, czy więc mogłaby np. zachodzić fotosynteza w znanym nam kształcie? Druga sprawa, poniekąd wiążąca się z pierwszą: aby otrzymać jakąś sensowną dawkę promieniowania, planeta prawdopodobnie musiałaby być bliżej? Wyczytałem, że jasność białego karła to jedna setna do jednej tysięcznej jasności Słońca. Świetnie, zatem na chłopski rozum planeta musiałaby być bliżej. I tu widzę problem w oddziaływaniu masy gwiazdy (przeciętnie pół Słońca) na tę planetę.

Inaczej mówiąc: czy w ogóle wydaje się wam realne istnienie życia na planetach wokół białych karłów? Ja, przyznaję, mam wątpliwości właśnie ze względu na te różnice.
Jeśli zaś popłynąłem, to wyprowadźcie mnie z błędu :)
    • dawwwkins2 Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 27.03.13, 22:55
      Link zepsułem, poprawię się następnym razem.
      www.kosmonauta.net/astronomia/menu-artykuly-astronomia/astrobiologia/5256-astrobio20130326.html
    • pomruk Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 27.03.13, 23:23
      Spróbuję być mądry ;)
      Widmo każdego białego karła zawiera światło widzialne - z fotosyntezą problemu nie będzie. Raczej problem będzie taki, że wiele białych karłów ma temperaturę fotosfery taką (kilkadziesiąt tysięcy K a nawet więcej), ze wysyła potężne dawki nadfioletu a nawet - te najgorętsze!- miękkie promieniowanie Roentgena w znacznej ilości, co miałoby ogromny wpływ na atmosfery. Jednak ci którzy marzą o życiu wokół białych karłów raczej rozpatrują te o niższych temperaturach - w pracy na którą kosmonauta.net się powołuje mowa o białych karłach o temperaturze fotosfery do 10 000 K. Taki karzeł niewiele się różni światłem od Słońca - barwę ma białą, wysyła nieco więcej UV - i tyle.
      O jakim problemie z oddziaływaniem grawitacyjnym mówisz? Orbity ciasne są równie stabilne jak "szerokie". Widzę tu inny problem - takie planety prawdopodobnie będą miały zahamowaną rotację siłami pływowymi. Będzie to miało duże konsekwencje jeśli chodzi o różnice temperatur między półkulą "wiecznie dzienną" i "wiecznie nocną". Wielkość różnic będzie zależeć od atmosfery. Samo zahamowanie rotacji nie będzie jednak zasadniczą przeszkodą w istnieniu życia - co najwyżej będzie ono kwitło na jednej z półkul lub w pasie je łączącym. Takie modele rozpatrywane są dla planet krążących wokół czerwonych karłów.
      • dawwwkins2 Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 27.03.13, 23:43
        Hm, wydawało mi się, że widmo będzie jednak mocno różne, jak piszesz: dużo UV i X, które będzie siać zamęt, a za mało widzialnego. Muszę jutro pogrzebać :)

        Co do ciasnej orbity, to właśnie o siłach pływowych myślę, nie o stabilności orbity. Zastanawiam się, co by się działo na powierzchni i... pod powierzchnią. Myślę np. o wulkanizmie.
        • pomruk Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 28.03.13, 00:55
          dawwwkins2 napisał:

          > Hm, wydawało mi się, że widmo będzie jednak mocno różne, jak piszesz: dużo UV i
          > X, które będzie siać zamęt, a za mało widzialnego.

          To zależy co uważasz za "dużo" ;) I wymaga już ilościowego ujęcia... W cytowanej pracy uważają, że białe karły o temp. 9000 K i mniejszej już nie bedą miały destruktywnego wpływu na atmosferę (link).
          Natomiast widzialnego nie zabraknie:

          https://www.warren-wilson.edu/~dcollins/WebCamPub/blackbody.gif

          > Co do ciasnej orbity, to właśnie o siłach pływowych myślę, nie o stabilności or
          > bity. Zastanawiam się, co by się działo na powierzchni i... pod powierzchnią. M
          > yślę np. o wulkanizmie.

          Ach, tak, nie chwyciłem. Masz rację, problem jest i to ogromny!!! Gdy taka planeta krąży za blisko... rozerwą ja siły pływowe! Znowu podkradnę dane z pracy: wynika z nich, że nie będzie tego jeśli temperatura białego karła będzie większa od 4500K. Natomiast wulkanizm... . Wulkanizm wynika raczej ze zmian sił pływowych. Dla planet z zahamowana rotacją zmiany takie będą następować, gdy orbita będzie eliptyczna: niegroźne będą dla planety na orbicie kołowej. Taka jednak będzie mało prawdopodobna, gdy będzie więcej oddziałujących ze sobą planet: raczej będą się one poruszać w rezonansie na nieco eliptycznych, zmieniających się orbitach (tak jest dla księżyców Jowisza). Wynikałoby by z tego, ze na większości planet będziemy mieli intensywny wulkanizm... Mnie zastanowiło coś jeszcze - pływowa stabilność atmosfery - planeta krążąca trochę poza granicą Roche'a będzie bardzo narażona na jej utratę...
          • dawwwkins2 Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 28.03.13, 10:29
            No, w kołowe orbity nie wierzę, a przy elipsie pojawia się właśnie problem, o którym myślę. Bo o ile pierwszy problem mi rozwiązałeś, rzeczywiście z tym widmem może nie być tragicznie, o tyle w kwestii drugiej, dynamiki atmosfery i powierzchni, tylko mnie utwierdzasz, że tam powinno panować piekło, zero stabilności.

            Aczkolwiek w tym przypadku granica Roche'a będzie daleko od orbity, bo to kilka promieni karła, a ten będzie bardzo skoncentrowany, wielkości Ziemi.

            Niemniej, zastanawiam się, czy ta kombinacja niekorzystnych czynników pozwala znaleźć układ na tyle stabilny, aby życie w znanym nam kształcie mogło się rozwijać przez np. miliard lat. To jest ciekawa kwestia, bo jeżeli ostateczna odpowiedź brzmi "tak", to prawdopodobnie przybywa ogromna ilość światów atrakcyjnych z tego punktu widzenia. Takie spekulacje lepiej pozwalają określić coś, co na razie wydaje mi się nieostre: definicję egzosfery. W parametrach, nie okrągłych słowach :)
            • pomruk Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 28.03.13, 19:39
              dawwwkins2 napisał:

              > No, w kołowe orbity nie wierzę, a przy elipsie pojawia się właśnie problem, o k
              > tórym myślę. Bo o ile pierwszy problem mi rozwiązałeś, rzeczywiście z tym widme
              > m może nie być tragicznie, o tyle w kwestii drugiej, dynamiki atmosfery i powie
              > rzchni, tylko mnie utwierdzasz, że tam powinno panować piekło, zero stabilności
              > .

              Z diagramu w pracy wynika, że planety, ulegające najsilniejszemu oddziaływaniu pływowemu akurat nie spędzają w ekosferze najwięcej czasu - maksimum czasu przebywania w niej mają planety odległe o nieco ponad 0,01 jednostki astronomicznej od białego karła (przyjmując jego masę na 0.6 masy Słońca). Niestety - z drugiej strony planety najmniej narażone na pływy przebywają w ekosferze zbyt krótko (z powodu stygnięcia białego karła).


              >
              > Niemniej, zastanawiam się, czy ta kombinacja niekorzystnych czynników pozwala z
              > naleźć układ na tyle stabilny, aby życie w znanym nam kształcie mogło się rozwi
              > jać przez np. miliard lat. To jest ciekawa kwestia, bo jeżeli ostateczna odpowi
              > edź brzmi "tak", to prawdopodobnie przybywa ogromna ilość światów atrakcyjnych
              > z tego punktu widzenia. Takie spekulacje lepiej pozwalają określić coś, co na r
              > azie wydaje mi się nieostre: definicję egzosfery. W parametrach, nie okrągłych
              > słowach :)

              Najdłuższy okres przebywania w ekosferze karła o masie 0.6 mas Słońca to około 8-9 mld lat, dla planet które przebywają 3 mld lat w niej pływy będą małe z uwagi na odległość. Na dodatek w obu przypadkach gwiazda będzie gorąca i "siejąca" promieniami UV tylko na początku, potem będzie stygła. Wydaje się więc, ze stanowi to jednak atrakcyjne miejsce dla poszukiwania życia, zwłaszcza biorąc pod uwagę wielość białych karłów!!! Choć pewnie życiu tam przyjdzie się mierzyć z trudnymi problemami - ale znamy jego zdolności przystosowawcze...
    • nikodem123 Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 28.03.13, 16:43
      To może i ja, ale już nie jako "mądry".

      Dzięki za zadanie tego pytania, bo dowiedziałem się, że jest szansa na życie wokół białych karłów. Wydawało mi się to nieprawdopodobne, bo przecież one są synami czerwonych olbrzymów, które wszystko zmiatają ze sfery życia.

      A tu się okazuje, że są to gwiazdy stabilne i długowieczne, więc są w stanie sobie nagarnąć dość pyłu, aby uformowały się planety. Dla mnie Eureka.

      Zrodziło mi się mi się pytanie: od czego zależy temperatura fotosfery? Od masy, od wieku gwiazdy?
      I jak to jest. Słońce gwiazda "kwitnąca" ma siać mniej miękkiego rentgena niż gwiazda, która najlepsze lata ma za sobą? Czy to jest kwestia intensywności emisji, czy bliskości planety. Czy taka "gorąca wódka" jest bardziej szkodliwa pod tym względem, bo bliżej trzeba przy niej być, bo jest już bardziej głucha i ślepa (z racji mniejszej masy), aby przyciągać swojego adoratora?

      Czy może jakaś analogia do ogniska i zapałki. Ognisko masą grawitacji może trzymać nas z daleka i ogrzewać wolnym ciepłem, a wokół zapałki orbita będzie ciasna, ale "ogień" parzący, bo też chodzi o kąt bryłowy w którym te energie są wypromieniowywane?

      Moje zdanie o możliwość życia.

      Poruszyliście problem wulkanizmu.
      Ja pomyślałem, że właśnie to może być czynnik sprzyjający pod warunkiem, że będzie dużo wody.
      Gdzieś nam umknęły chemotrofy. Wulkany to mnóstwo żarcia dla chemotrofów w postaci na przykład H2S. Czyż nie?

      Wulkaniczne, podwodne kominy termalne to przecież oaza życia. Tam drobne bakterie lądują w końcu w paszczy całkiem sporych zwierzątek.

      Wyobraźmy sobie, że taka planeta jest kawałek za daleko, aby na jej powierzchni była ciekła woda. siły pływowe poprzez wulkanizm podwodny tworzą gorące źródła zasilane siarkowodorem. Ożywcze wulkany rozbijają czapę lodu - UVC i RTG przenikają, więc jest ten początkowy impuls do tworzenia związków organicznych. Te zaś dyfundują w chłodniejsze warstwy pod lód, gdzie są już chronione przed UVC i codziennymi zdjęciami RTG - mogą tworzyć stabilniejsze konstrukcje.

      Gdy zapłonęłoby światełko życia w oparciu o chemotrofy, co przecież wydarzyło się na Ziemi, to warunki idealne. Warstwa lodu chroni przed UV-ałem i X-ami. Kominy dostarczają ciepła i żarełko dla chemotrofów, a te mogą stać się pożywieniem... no żyraf tam nie przewiduję.

      Jeśli chodzi o zdolności przystosowywania się życia, to mnie już nic nie zdziwi.
      Moje kryteria: woda w stanie ciekłym o nieważnej temperaturze i tlen, i dwutlenek węgla oraz coś z czego dawałoby się pozyskiwać energię.

      Jakoś tak to sobie wyobrażam.
      Korygujcie!
      • pomruk Re: Białe karły a życie - wątpliwości :) 28.03.13, 20:09
        nikodem123 napisał:



        > Zrodziło mi się mi się pytanie: od czego zależy temperatura fotosfery? Od masy,
        > od wieku gwiazdy?

        I od masy i od wieku. Dla nowo narodzonych gwiazd zależnosć jest prosta - im wieksza masa tym większa zarówna jasnosć absulutna jak i temperatura powierzchni. Ale w miarę ewolucji gwiazd temperatura moze sie zmieniać w sposób nieoczekiwany. Dla gwiazd słońcopodobnych po naroszeniu przez długi czas przebywają w stanie, w którym temperatura fotosfery wynosi około 6000 K. Potem powoli puchną do stadium czerwonego olbrzyma - ich jasnosć absolutna rośnie, ale temperatura fotosfery maleje do ok. 3500 K. Potem, po burzliwej fazie odrzucania materii powstaje bialy karzeł o temp. fotosfery jakieś 10 000 K.

        > I jak to jest. Słońce gwiazda "kwitnąca" ma siać mniej miękkiego rentgena niż g
        > wiazda, która najlepsze lata ma za sobą?

        Tu uwaga - czym innym jest promieniowanie Roentgena pochodzące stale z fotosfery a czym innym generowane w czasie rozbłysków. Właściwie mówimy o tym pierwszym. Otóż w takim przypadku rzeczywiście - względna ilość rentgena zależy tylko od temperatury, gwiazda starsza będzie miała większy udział promieni tego typu w swym widmie. Całkowita ilość energii wypromieniowywana przez taką gwiazdę jest o wiele mniejsza od słonecznej, ale ekosfera jest o wiele bliższa gwziady, co naraża planetę - przy podobnej jak dla Słońca i "normalnej" ekosfery ilości swiatła widzialnego -na potężne dawki promieni jonizujących.

        >
        > Moje zdanie o możliwość życia.
        >
        > Poruszyliście problem wulkanizmu.
        > Ja pomyślałem, że właśnie to może być czynnik sprzyjający pod warunkiem, że będ
        > zie dużo wody.
        > Gdzieś nam umknęły chemotrofy. Wulkany to mnóstwo żarcia dla chemotrofów w post
        > aci na przykład H2S. Czyż nie?
        >
        > Wulkaniczne, podwodne kominy termalne to przecież oaza życia. Tam drobne bakter
        > ie lądują w końcu w paszczy całkiem sporych zwierzątek.
        >
        > Wyobraźmy sobie, że taka planeta jest kawałek za daleko, aby na jej powierzchni
        > była ciekła woda. siły pływowe poprzez wulkanizm podwodny tworzą gorące źródła
        > zasilane siarkowodorem. Ożywcze wulkany rozbijają czapę lodu - UVC i RTG przen
        > ikają, więc jest ten początkowy impuls do tworzenia związków organicznych. Te z
        > aś dyfundują w chłodniejsze warstwy pod lód, gdzie są już chronione przed UVC i
        > codziennymi zdjęciami RTG - mogą tworzyć stabilniejsze konstrukcje.
        >
        > Gdy zapłonęłoby światełko życia w oparciu o chemotrofy, co przecież wydarzyło s
        > ię na Ziemi, to warunki idealne. Warstwa lodu chroni przed UV-ałem i X-ami. Kom
        > iny dostarczają ciepła i żarełko dla chemotrofów, a te mogą stać się pożywienie
        > m... no żyraf tam nie przewiduję.
        >
        > Jeśli chodzi o zdolności przystosowywania się życia, to mnie już nic nie zdziwi
        > .
        > Moje kryteria: woda w stanie ciekłym o nieważnej temperaturze i tlen, i
        > dwutlenek węgla oraz coś z czego dawałoby się pozyskiwać energię.
        >
        > Jakoś tak to sobie wyobrażam.
        > Korygujcie!

        Masz wiele racji i wulkanizm sam w sobie nie jest tragedią. Tyle że wraz z Dawwwkinsem pomyśleliśmy pewnie o tym samym - o wulkanizmie tak potężnym, że tworzącym środowisko ekstremalne, wyjątkowo niestabilne. Takim jaki istnieje - w inny sposób, z innym chemizmem - na powierzchni Io, a wiec takim który potrafi w stosunkowo niewielkim czasie zmieniającym oblicze planety. W naszych warunkach okresy wzmożonej aktywności wulkanicznej mogą być odpowiedzialne za wielkie wymierania! Spekuluje się, ze wywołały wymieranie permskie triasowe, nawet kredowe. Na "pływowowulkanicznej" planecie wylewy magmy byłyby bez porównania częstsze.
        • dawwwkins2 Wulkanizm 28.03.13, 21:17
          Tak, wulkanizm, nawet intensywny, nie jest sam w sobie złem, Nikodem123 dorzucił wątek życia w głębi skał i w ryftach. Być może nawet życie na starcie wymaga takiego środowiska.
          Ja się zastanawiałem, czy jednak zbyt burzliwe środowisko nie spowoduje cykli powstawania życia i unicestwiania go w całości.
          Jednak z tej rozmowy wynika, że wokół białych karłów mogą istnieć planety potencjalnie życiodajne, choć z warunkami dosyć ekstremalnymi. Chyba, że o jakimś czynniku nie wiemy. Czas na obserwacje planet zatem :)
          • europitek Re: Wulkanizm 29.03.13, 15:14
            > Ja się zastanawiałem, czy jednak zbyt burzliwe środowisko nie
            > spowoduje cykli powstawania życia i unicestwiania go w całości.

            Jeśli na danej planecie występują organizmy wulkanolubne to raczej nie należy oczekiwać, że wulkanizm doprowadzi do sterylizacji planety. Silny wzrost wulkanizmu mógłby doprowadzić do wymarcia większości organizmów, ale te "żyjące z wulkanizmu" przetrwałyby, stając się bazą dla kolejnej fali ewolucji.
            • pomruk Re: Wulkanizm 29.03.13, 16:29
              Gdyby planeta była podobna do ziemskiej i warunki na niej panujące zbliżone, zaś wulkanizm tylko nieco większy i nadchodzący - jak większe epizody na Ziemi - falami, obawiam sie, że doprowadzałoby to do okresowego "resetowania" ewolucji i utrudnienia powstawania gatunków wyżej zorganizowanych. Zastanawiam sie jak by musiały wyglądać "wulkanofile" na planecie permanentnie wulkanicznej... To, że natura nie żałowałaby hekatomb przy każdym wylewie magmy, jest oczywiste. Musiałyby one jednak być z naszego punktu widzenia ekstremofilami znoszącymi wysoką kwasowość i zapewne zmiany tej kwasowości - wulkany takie jak nasze emitują wiele SO2... Z kolei mogłyby np. znakomicie wykorzystywać reakcje z użyciem siarki, występującej w warunkach wulkanicznych na stopniach utlenienia od -2 do +6 jednocześnie. Zapewne pochodziłyby np. z archeonów takich jak nasze sulfolobus.
Inne wątki na temat:
Pełna wersja