私たちの太陽系の外に 3000 以上の惑星が発見されています。そのうちの約 20 は、恒星の周囲を公転する惑星「ゴルディロックス惑星」であり、居住に適した条件を提示する確率が高くなります。ハビタブル ゾーンと呼ばれるこの領域では、惑星と星の間の距離により、惑星が液体の海面を示すことができる温度、つまり居住可能な最低条件が考慮されます。
通常、ハビタブル ゾーン外の惑星は居住不可能と見なされます。主星に近い惑星は、高温による大気の蒸発に苦しむ可能性があります。一方、主星から遠く離れた惑星は凍結する可能性があります。しかし、将来の宇宙探査について考えるとき、穏やかな気温と液体の海の存在は、哺乳類の居住可能性を保証するでしょうか?
地球に似た特徴を持つ惑星 (地球に似た惑星) が居住可能かどうかを調べる 1 つの方法は、居住可能性を大気の結果として考慮することです。地球の現在の地球温暖化によって提供された証拠は、特定の地域が高温のために住みにくくなっており、場合によっては、高熱による住民の死を引き起こす可能性があることを示しています.
哺乳類は、相対湿度の上昇とともに気温が上昇すると、蒸発を冷却メカニズムとして使用します。内部熱の放散を停止し、熱ショックによる高熱や死亡につながる可能性があります。 Sherwood et al., 2010 は、湿球温度 (Tw) を地球温暖化の将来のシナリオにおける居住性の大気指標として使用しました。 Tw は気温と相対湿度に関連し、哺乳動物の熱ショックによる死亡が起こる限界を示します (Tw> 35 ºC)。
図 1 は、特定の気温の環境で湿度が上昇したときに Tw がどのように変化するかを示しています。気温が 30℃以下の場合、相対湿度 100％（緑色の領域）でも高熱は発生しません。ただし、気温が 40 ℃ を超えると、相対湿度が低くても高体温が発生します (赤色の領域)。地球上で記録された最高気温は、1913 年 7 月 10 日にデスバレー (米国) で発生した 56.7 ℃ です。この気温では、相対湿度が 20% しかない場合に高熱が発生します。
この値は、惑星の居住可能性を説明する際に大気を考慮することがいかに重要かを示しています。
惑星の大気活動は、主に主星からの短波放射に依存しています。この放射線は、惑星と星の距離と星自体の種類によって異なります。これは、惑星が大気の上部で受ける放射線の量を決定するためです。放射線が緯度方向にどのように分布するかは、惑星の形状と傾斜角、自転軸と軌道面の間に形成される角度によって異なります (図 2 を参照)。
地球では、現在の傾斜角が 23.5 度で、太陽放射の吸収が最も高いのは赤道であり、この地域の表面温度が上昇し、極に向かって減少します。この赤道と極の間の温度差により、両方の地域の温度のバランスをとる気団の流れが生成されます。
傾斜角は、地球に似た惑星の居住可能性にどのように影響しますか?この質問に答えるために、大循環モデルを使用して、地球に似た水惑星の傾斜角を 30 度から 90 度の間で変化させることによって、全球の大気活動をシミュレートします。この惑星は地球と同じですが、液体の海に完全に覆われ、大陸はありません。サイズと太陽型星までの距離に関して、地球の特徴を維持しています。
結果は、地球に似た水惑星の大気活動に大きな違いがあることを示しました。これは、放射の吸収が最も高い領域が地球で観測された領域に対して反転しているため、傾斜角が大気の上部に入射する放射の緯度分布を決定するためです。 .傾斜角が大きくなると、極では気温が高くなります。 54 度を超えると、気団は最低気温の地域である赤道に向かって移動し、風域の方向が変化します。
最後に、Tw を使用してこれらの惑星の居住可能性を調べました。図 3 は、各緯度値の Tw の縦方向の平均を示しています。各緯度が居住可能である月は、0% から 100% の間に表示されます。
毎年、30° から 54° の間の傾斜角を持つ惑星は、すべての緯度で年間を通してハビタブル レンジ (Tw <35°C) にとどまります。傾斜角が 54 度になると、海洋の蒸発が増加し、極に向かって相対湿度が増加し、居住性が 50% に低下します。赤道に近い地域だけが、高い傾斜角を持つ惑星での居住可能性の 100% の時間枠を持っています。
同じ研究を私たちの惑星に当てはめると、緯度 40 度から 40 度の間の地域は、年間を通して居住可能であることがわかります。しかし、気温が低いため、地球上での居住性は極に向かって低下します。低体温症のリスクが回避できる場合でも、私たちの惑星は、モデル化された地球のような水惑星よりも居住性が低くなります.
居住性を大気の結果として説明したことで、人間の植民地化のために設計された将来の宇宙ミッションでは、気温と相対湿度の両方を検討する必要があることが確認されました.
これらの結果は、雑誌 Icarus に最近掲載された記事 Atmospheric dynamics and habitability range in Earth-like aquaplanet obliquity Simulations で説明されています。 .この作品は、プリシラ・ノバエフスキーがドラと共同研究した博士論文の一部です。チリ大学の気候学者マイサ・ロハス博士と天文学者パトリシオ・ロホ博士、北カトリカ大学のステファン・キメスウェンガー博士。
これは、太陽系外惑星の大気ダイナミクスを調査する最初のチリの研究です。 Priscilla は現在、チリでこの地域の開発を促進しようとしています。
