Ентропията може да е ключът към обитаемите чужди светове
Оригиналът е на CAROLYN COLLINS PETERSEN, UNIVERSE TODAY
Даниел Десподов преди 9 секунди 1 СподелиНай-четени
IT НовиниДаниел Маринов - 19:50 | 13.12.2023FDA: Тези капки за очи би трябвало да бъдат изтеглени от пазара, тъй като са извънредно рискови
КосмосЕмил Василев - 14:00 | 14.12.2023Древната сонда „ Вояджър 1 “ на НАСА стартира да изпраща на Земята безсмислени набори от данни
IT НовиниДаниел Маринов - 20:41 | 13.12.2023Каква е разликата сред парацетамол (ацетаминофен) и ибупрофен?
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/Новинар. Увличам се от модерни технологии, осведомителна сигурност, спорт, просвета и изкуствен интелект.Всички знаем, че с цел да има живот на една планета, са нужни три значими детайла: вода, топлота и храна. Сега прибавете към тях фактора, наименуван „ ентропия “. Той играе роля при определянето на това дали дадена планета може да поддържа и развива комплициран живот.
Ученият Луиджи Петраконе, специалист по химия в Неаполитанския университет в Италия, изследва планетарната ентропия. Той се интересува от това по какъв метод учените избират планетите, които биха могли да бъдат обитаеми. Той разгласява публикация, в която разказва нещо, наречено „ планетарно произвеждане на ентропия “ (PEP, planetary entropy production). Ето по какъв начин работи това.
Един населен свят се нуждае от биосфера с живи същества в нея. Целият живот се развива и пораства, като употребява наличните запаси от вода, топлота и храна. Оказва се, че ентропията неизбежно се демонстрира в биосферата на даден свят. И тя се нуждае от относително висок PEP.
Това усилва вероятността на сходен свят да има комплицирани живи системи и значи, че той би бил добра цел за проучване за съществуването на живот. И съгласно публикацията на Петраконе няма значение каква е химическата основа на този живот – дали въглерод, силиций или някакъв различен детайл. Важното е по какъв метод животът се развива в посока към увеличение на своята трудност.
Какво в действителност е ентропията?
Преди да разгледаме публикацията на Петраконе, дано поговорим за ентропията. Дефиницията в речника по физика е: „ термодинамична големина, представяща невъзможността топлинната сила на дадена система да се трансформира в механична работа„.
Вторият закон на термодинамиката изисква Вселената да се движи в посока, в която ентропията се усилва.
Това наподобява малко комплицирано, тъй че дано си представим ентропията като мярка за случайността или безпорядъка в дадена система. Една добре проведена система разполага с тъкмо толкоз сила, колкото е належащо, с цел да прави нещата, които би трябвало да прави.
Ако тя създава (или придобива) повече сила, това се показва в по-високо положение на ентропията. Живите организми са мощно проведени и се нуждаят от непрекъснат приток на сила, с цел да поддържат положение на нужната ентропия.
Те основават боклуци и странични артикули и, несъмнено, губят сила като част от виталния развой. Колкото повече сила постъпва в една система и след това се губи от нея в заобикалящата я среда, толкоз по-малко подредени и по-случайни стават нещата. На процедура положението на ентропия става по-високо.
Ентропията в биологията се демонстрира, когато се преглеждат другите системи, които способстват за живота на дадена планета. Петраконе написа:
„ Нивото на произвеждане на ентропия е съразмерно на способността на тези системи да разсейват свободната сила и по този метод да „ живеят “, да еволюират, да нарастват по трудност. По принцип за появяването на комплицирани самоорганизиращи се структури би трябвало да бъде надхвърлен избран предел на формиране на ентропия. По този метод образуването на ентропията може да се преглежда като термодинамична двигателна сила, която подтиква появяването и еволюцията на живота “.
Така стигаме до цената на „ планетарното произвеждане на ентропия “ (PEP, Planetary Entropy Production), която може да помогне на учените да се насочат към евентуални планети, удобни за живот.
Най-пригодните за живот планети ще бъдат тези, на които животът може да генерира най-вече ентропия. Колкото по-сложни и динамични са формите на живот, толкоз повече ентропия ще създават и толкоз по-висока стойност на PEP ще поддържат. Петраконе предлага другите планети да се характеризират с по-голям или по-малък енергиен капацитет, като предвижда кои планети е най-вероятно да бъдат обитаеми, а може би и населявани.
Прилагане на концепцията за планетарното произвеждане на ентропия в търсенето на живот
Важно е да се разбере къде е ситуирана и дали има живот на дадена планета. Първо, тя би трябвало да се намира в околозвездната обитаема зона (CHZ, circumstellar habitable zone) на своята звезда. Това е мястото, където водата може да съществува на повърхността в течно положение.
От значение е също по този начин къде в CHZ зоната орбитира планетата. Ако е прекомерно покрай вътрешната граница, тя може да изгуби водата, която има, заради нагряването от звездата (и несъразмерния парников ефект). Ако е по-близо до външния борд, тя може да не е толкоз гостоприемна, колкото тази в централната част на CHZ. Освен това дадена планета може да се намира в идеалната част на зоната, само че да има други провокации за поддържането на биосфера.
Защо да не търсим планети в цялата CHZ зона? Съществуват термодинамични разлики сред вътрешните и външните краища на обитаемата зона. Вътрешният край е по-благоприятен за развиването на комплицирани биосфери.
Както PEP, по този начин и наличната свободна сила за земеподобните планети нарастват със звездната температура. С тази информация Петраконе и екипът му ползват своите модели и планове, с цел да оценят PEP и свободната сила за определена извадка от хипотетични обитаеми планети.
Учените би трябвало да схванат и горната граница на цената на PEP на даден свят и съответната свободна сила, която той получава като функционалност на звездната температура и орбиталните параметри на планетата.
Така да вземем за пример Петраконе отбелязва, че единствено сходни на Земята планети в CHZ зоната на звездите от вида G и F могат да имат стойност на PEP, по-висока от цената за Земята (Земята е тази, която използваме за сравнение). Това значи, че е доста евентуално точно на тях да има живот, за разлика от планетите в другите елементи на обитаемата зона.
Защо да използваме PEP като мотив за обитаемостта на планетите?
Интересно е, че измежду неотдавна препоръчаните обитаеми екзопланети, по този начин наречените „ хицеанови “ светове наподобяват термодинамично най-хубавите претенденти. Това са планети с океани от течна вода и богати на водород атмосфери. Нашата планета е един от най-хубавите образци и може да се употребява като „ пътна карта “ за оценка.
Учените към този момент учат най-хубавото съответствие сред суша и океани за даден населен свят, като употребяват Земята като аналог. Тя се намира покрай вътрешния борд на CHZ на Слънцето, което я слага на вярното място, с цел да има по-висока стойност на PEP.
Ако приемем, че цената на PEP на Земята е тъкмо нужната за съществуването на живот, то това разрешава на планетарните учени да измислят „ ентропийна обитаема зона “ (или EHZ, entropic habitable zone). Тя включва дистанцията от звездата, на което дадена планета има течна вода плюс висока стойност на PEP.
Прилагайки тези критерии към планетите, се оказва, че световете към звездите с дребна маса не биха развили задоволително висока EHZ, с цел да поддържат живот. Нито пък звездите от вида M и K. Въпреки това известна част от световете към звездите от категориите F и G биха могли да попаднат в щастливата „ зона “ и да продължат да развиват живот.
Селектиране на вероятните обитаеми планети
В наши дни все по-често започнахме да откриваме екзопланети към околните звезди. Изследването на всички тях за търсене на живот е съвсем невероятно. Затова учените се нуждаят от някакви подобаващи и потребни критерии, с цел да дефинират предпочитаните цели за проучване.
Заедно с другите фактори основаването на ентропия наподобява е добър индикатор за това дали даден свят може да приюти живот – и какъв брой комплициран е този живот.
Интересно е, че главното преимущество на потреблението на PEP и наличието в EHZ като метод за оценка на даден свят е, че не изисква допускания за положението на атмосферата му. Тези фактори не допускат и каквито и да било констатации по отношение на химическата основа на живите системи в даден свят.
Те просто дават на учените метод да оценят даден свят, до момента в който пресяват хилядите екзопланети за по-нататъшно изследване.
