यहाँ प्रॉक्सिमा सेंटॉरी बी पर जलवायु कैसी दिख सकती है

नासा सेंटर फॉर क्लाइमेट सिमुलेशन (एनसीसीएस) के केंद्र में स्थित - नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर का हिस्सा है - सुपरकंप्यूटर की खोज करें , Linux-आधारित प्रोसेसर का 129,000-कोर क्लस्टर। यह सुपरकंप्यूटर, जो प्रति सेकंड 6.8 पेटाफ्लॉप्स (6.8 ट्रिलियन) संचालन करने में सक्षम है, को यह अनुमान लगाने के लिए परिष्कृत जलवायु मॉडल चलाने का काम सौंपा गया है कि भविष्य में पृथ्वी की जलवायु कैसी दिखेगी।

हालांकि, एनसीसीएस ने यह अनुमान लगाने के लिए डिस्कवर की कुछ सुपरकंप्यूटिंग शक्ति को भी समर्पित करना शुरू कर दिया है कि हमारे सौर मंडल से परे खोजे गए 4,000 से अधिक ग्रहों में से किसी पर क्या स्थितियां हो सकती हैं। न केवल इन सिमुलेशन ने दिखाया है कि इनमें से कई ग्रह रहने योग्य हो सकते हैं , वे इस बात के और सबूत हैं कि 'आदत' की हमारी धारणाएं पुनर्विचार का उपयोग कर सकती हैं।

पिछले एक दशक में हुई एक्सोप्लैनेट खोजों की भारी संख्या के बावजूद, वैज्ञानिकों को अभी भी जलवायु मॉडल पर भरोसा करने के लिए मजबूर होना पड़ता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि उनमें से कौन 'संभावित रूप से रहने योग्य' हो सकता है। वर्तमान में, अंतरिक्ष यान के माध्यम से इन ग्रहों की खोज पूरी तरह से अव्यावहारिक है क्योंकि इसमें काफी दूरियां शामिल हैं।

नासा सेंटर फॉर क्लाइमेट सिमुलेशन में 'डिस्कवर' सुपरकंप्यूटिंग क्लस्टर। श्रेय: NASA/GSFC/NSCC

जैसा कि हमने पिछले लेख में संबोधित किया था, इसमें मोटे तौर पर लगेगा 19,000 और 81,000 वर्ष वर्तमान तकनीक का उपयोग करके निकटतम तारा प्रणाली (अल्फा सेंटॉरी) तक पहुँचने के लिए। इसके अलावा, एक्सोप्लैनेट का प्रत्यक्ष अवलोकन आज के दूरबीनों का उपयोग करके दुर्लभ मामलों में ही संभव है, जिसमें आम तौर पर बड़े ग्रह शामिल होते हैं जो अपने सितारों की एक बड़ी दूरी पर परिक्रमा करते हैं। ये ग्रह गैस के दानव हैं और इसलिए आवास के लिए उम्मीदवार नहीं हैं।

किसी भी मामले में, खगोलविदों ने पाया है कि हमारे सौर मंडल से परे देखे गए सभी ग्रह प्रकृति में काफी उदार हैं। अधिकांश भाग के लिए, 4,108 एक्सोप्लैनेट आज तक पुष्टि की गई है कि या तो नेपच्यून जैसे गैस दिग्गज (1375), बृहस्पति जैसे गैस दिग्गज (1293), या सुपर-अर्थ (1273) हैं। प्रकृति में केवल 161 एक्सोप्लैनेट स्थलीय (उर्फ चट्टानी या 'पृथ्वी जैसा') रहे हैं, ये सभी एम-प्रकार (लाल बौने) सितारों के आसपास पाए जाते हैं।

जैसा एलिसा क्विंटाना - एक नासा गोडार्ड खगोल भौतिक विज्ञानी जिसने केप्लर -186 एफ की 2014 की खोज के लिए जिम्मेदार टीम का नेतृत्व किया, एक रहने योग्य क्षेत्र (एचजेड) में पहला पृथ्वी के आकार का ग्रह - समझाया:

'लंबे समय से, वैज्ञानिक वास्तव में सूर्य और पृथ्वी जैसी प्रणालियों को खोजने पर ध्यान केंद्रित कर रहे थे। बस इतना ही हम जानते थे। लेकिन हमने पाया कि ग्रहों में यह पूरी तरह से पागल विविधता है। हमने ग्रहों को चंद्रमा जितना छोटा पाया। हमें विशाल ग्रह मिले। और हमें कुछ ऐसे भी मिले जो छोटे सितारों, विशाल सितारों और कई सितारों की परिक्रमा करते हैं।'

केप्लर -186 एफ का चित्रण, हाल ही में खोजा गया, संभवतः पृथ्वी जैसा एक्सोप्लैनेट जो जीवन की मेजबानी कर सकता है। श्रेय: NASA एम्स/सेटी संस्थान/जेपीएल-कैल्टेक/टी. पाइल

स्थलीय ग्रहों की खोज जो लाल बौनों के HZs के भीतर परिक्रमा करते हैं, शुरू में बहुत उत्साह का स्रोत थे। न केवल ये तारे हमारे ब्रह्मांड में सबसे आम हैं - अकेले आकाशगंगा में 85% सितारों के लिए जिम्मेदार हैं - लेकिन कई ऐसे सितारों की कक्षा में पाए गए हैं जो सौर मंडल के करीब हैं।

इसमें तीन ग्रह शामिल हैं जो के HZ के भीतर परिक्रमा करते हैं ट्रैपिस्ट-1 (39.46 प्रकाश वर्ष दूर) और अगला बी , पृथ्वी के निकटतम एक्सोप्लैनेट (4.24 प्रकाश वर्ष दूर)। दुर्भाग्य से, हाल के वर्षों में कई अध्ययन किए गए हैं जिन्होंने संकेत दिया है कि इन ग्रहों को समय के साथ व्यवहार्य वातावरण बनाए रखने में कठिनाई होगी।

इसे सीधे शब्दों में कहें, तो यह तथ्य कि वे छोटे और ठंडे हैं, इसका मतलब है कि लाल बौनों में HZ होते हैं जो उनकी सतहों के बहुत करीब होते हैं। इसका मतलब यह है कि लाल बौने के HZ के साथ परिक्रमा करने वाला कोई भी ग्रह उनके साथ ज्वार से बंद होने की संभावना है, जिसका अर्थ है कि एक पक्ष लगातार तारे की ओर और सभी तारे की गर्मी, विकिरण और सौर हवा के प्राप्त होने वाले छोर पर है।

ये ग्रह रहने योग्य हो सकते हैं या नहीं यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जैसे घने वातावरण की उपस्थिति, एक चुंबकमंडल, और उचित रासायनिक प्रचुरता। ग्रहों को सीधे देखने और जीवन के लिए इन अवयवों (उर्फ बायोसिग्नेचर) का पता लगाने के एवज में, वैज्ञानिक 'संभावित रूप से रहने योग्य' एक्सोप्लैनेट की खोज में सहायता के लिए जलवायु मॉडल पर भरोसा करते हैं।

डीजी सीवीएन की कलाकार की छाप, पास की एक बाइनरी जिसमें दो लाल बौने सितारे होते हैं। श्रेय: नासा/जीएसएफसी

के अनुसार कार्ल स्टेपेलफेल्ट जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी में स्थित नासा के मुख्य एक्सोप्लेनेटरी वैज्ञानिक, अंतरिक्ष अन्वेषण के भविष्य के लिए अन्य ग्रहों पर जलवायु को मॉडल करने की क्षमता नितांत आवश्यक है। 'मॉडल विशिष्ट, परीक्षण योग्य भविष्यवाणियां करते हैं जो हमें देखना चाहिए,' उन्होंने कहा। 'ये हमारे भविष्य के दूरबीनों को डिजाइन करने और रणनीतियों को देखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं।'

सीधे शब्दों में कहें, तो जलवायु मॉडलिंग में विशिष्ट परिस्थितियों और/या पर्यावरण परिवर्तन के आधार पर पृथ्वी (या किसी अन्य ग्रह की) जलवायु का अनुकरण करना शामिल है। सालों से, यह काम नासा के गोडार्ड इंस्टीट्यूट फॉर स्पेस स्टडीज में हाल ही में सेवानिवृत्त ग्रह जलवायु वैज्ञानिक एंथनी डेल जेनियो द्वारा किया गया था। अपने करियर के दौरान, डेल जेनियो ने पृथ्वी और अन्य ग्रहों (प्रॉक्सिमा बी सहित) से जुड़े जलवायु सिमुलेशन का आयोजन किया।

संक्षेप में, Proxima b मोटे तौर पर पृथ्वी के आकार के समान है और बड़े पैमाने पर कम से कम 1.3 गुना है। यह पृथ्वी के प्रत्येक 11.2 दिनों में एक बार अपने तारे (प्रॉक्सिमा सेंटॉरी) की परिक्रमा करता है और 0.05 AU (पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी का 5%) की दूरी पर है। इस दूरी पर, ग्रह के गुरुत्वाकर्षण से अपने तारे से बंद होने की संभावना है, जिसमें एक पक्ष लगातार तारे के तीव्र विकिरण के संपर्क में रहता है। इसी समय, दूसरे को लगातार अंधेरे और ठंडे तापमान के अधीन किया जाता है।

हालांकि, डेल जेनियो की टीम ने हाल ही में प्रॉक्सिमा बी पर संभावित जलवायु का अनुकरण किया है, यह देखने के लिए कि कितने गर्म और गीले वातावरण में जीवन का समर्थन करने में सक्षम होंगे। दिलचस्प रूप से, ये सिमुलेशन ने दिखाया कि प्रॉक्सिमा बी जैसे ग्रह भारी मात्रा में विकिरण के संपर्क में आने के बावजूद एक तरफ से बंद होने के बावजूद रहने योग्य हो सकते हैं।

प्रॉक्सिमा बी ग्रह की कलाकार की छाप लाल बौने तारे प्रॉक्सिमा सेंटॉरी की परिक्रमा करती है, जो सौर मंडल के सबसे निकट का तारा है। क्रेडिट: ईएसओ/एम. कोर्नमेसेर

इन सिमुलेशन का संचालन करने के लिए, डेल जेनियो की टीम ने डिस्कवर सुपरकंप्यूटर का उपयोग एक ग्रहीय सिम्युलेटर चलाने के लिए किया जिसे उन्होंने स्वयं विकसित किया - कहा जाता है रॉक-3डी . यह सिम्युलेटर पृथ्वी के जलवायु मॉडल के एक संस्करण पर आधारित है जिसे पहली बार 1970 के दशक में विकसित किया गया था जिसे उन्होंने अन्य ग्रहों पर जलवायु का अनुकरण करने के लिए अपग्रेड किया था, जो कि उनकी कक्षाओं के प्रकार और उनकी वायुमंडलीय रचनाओं के आधार पर हो सकता है।

प्रत्येक सिमुलेशन के लिए, डेल जेनियो की टीम ने प्रॉक्सिमा बी पर स्थितियों को अलग-अलग किया, यह देखने के लिए कि यह इसकी जलवायु को कैसे प्रभावित करेगा। इसमें इसके वातावरण में ग्रीनहाउस गैसों के प्रकार और मात्रा को समायोजित करना, इसके महासागरों की गहराई, आकार और लवणता और भूमि का पानी का अनुपात शामिल था। इससे, वे यह देखने में सक्षम थे कि बादल और महासागर कैसे प्रसारित होंगे और ग्रह के सूर्य से विकिरण कैसे प्रॉक्सिमा बी के वातावरण और सतह के साथ परस्पर क्रिया करेगा।

उन्होंने पाया कि प्रॉक्सिमा बी की काल्पनिक बादल परत एक ढाल के रूप में कार्य करेगी, सतह से सूर्य के विकिरण को विक्षेपित करेगी और प्रॉक्सिमा बी के सूर्य की ओर वाले तापमान को कम करेगी। यह वैज्ञानिकों द्वारा किए गए शोध के अनुरूप है विक्रेता एक्सोप्लैनेट पर्यावरण सहयोग नासा के गोडार्ड में (एसईईसी) ने दिखाया कि कैसे प्रॉक्सिमा बी इतने बड़े पैमाने पर बादल बना सकता है कि वे पूरे आकाश को कवर कर सकें।

जैसा रवि कोप्पारापु , नासा के एक गोडार्ड ग्रह वैज्ञानिक, जो एक्सोप्लैनेट की संभावित जलवायु को भी मॉडल करते हैं, ने इसे समझाया:

'यदि कोई ग्रह गुरुत्वाकर्षण रूप से बंद है और अपनी धुरी पर धीरे-धीरे घूम रहा है' बादलों का घेरा तारे के सामने बनता है, हमेशा उसकी ओर इशारा करता है। यह कोरिओलिस प्रभाव के रूप में जाने जाने वाले बल के कारण होता है, जो उस स्थान पर संवहन का कारण बनता है जहां तारा वायुमंडल को गर्म कर रहा है। हमारे मॉडलिंग से पता चलता है कि प्रॉक्सिमा बी इस तरह दिख सकता है। ”

लाल बौने तारे प्रॉक्सिमा सेंटॉरी की परिक्रमा करते हुए प्रॉक्सिमा बी ग्रह की सतह पर कलाकार की छाप। डबल स्टार अल्फा सेंटॉरी एबी, प्रॉक्सिमा के ऊपरी दाएं भाग में ही दिखाई देता है। क्रेडिट: ईएसओ

समुद्र के संचलन के साथ, बादलों के इस चक्र का अर्थ यह भी होगा कि गर्म हवा और पानी प्रॉक्सिमा बी के अंधेरे पक्ष में जा सकते हैं, जिससे गर्मी हस्तांतरण हो सकता है और पूरे ग्रह को अधिक मेहमाननवाज बना सकता है। 'तो आप न केवल रात के वातावरण को ठंड से बाहर रखते हैं, आप रात की तरफ ऐसे हिस्से बनाते हैं जो सतह पर तरल पानी बनाए रखते हैं, भले ही उन हिस्सों में कोई रोशनी न हो,' डेल जेनियो ने कहा।

गर्मी को प्रसारित करने और बनाए रखने के अलावा, वायुमंडल और महासागरीय धाराएं जीवन के लिए आवश्यक गैसों और रासायनिक तत्वों को वितरित करने के लिए भी जिम्मेदार हैं - जैसे, ऑक्सीजन गैस, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, आदि। इन्हें 'बायोसिग्नेचर' के रूप में जाना जाता है क्योंकि वे यहाँ पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक हैं या जैविक प्रक्रियाओं से जुड़े हैं।

हालाँकि, 'जैसा कि हम जानते हैं' यहाँ कीवर्ड है। वर्तमान में, पृथ्वी एकमात्र ज्ञात रहने योग्य ग्रह है, और इसके द्वारा समर्थित विभिन्न जीवन रूपों से हम परिचित हैं। जैसे, पृथ्वी से परे जीवन की तलाश वर्तमान में बायोसिग्नेचर की खोज तक सीमित है जो कि (और ज्ञात से जुड़े) जीवन रूपों के लिए आवश्यक हैं। इसे हम 'लो-हैंगिंग फ्रूट अप्रोच' कहते हैं।

इसके अलावा, पृथ्वी पिछले कुछ अरब वर्षों में काफी विकसित हुई है, जैसा कि जीवन रूपों ने इसे घर कहा है। जबकि आज स्तनधारी जीवों के लिए ऑक्सीजन गैस आवश्यक है, यह प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं के लिए विषैला होता जो मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन गैस के वातावरण में पनपते थे जो अरबों साल पहले पृथ्वी पर मौजूद थे।

इसलिए जबकि इस प्रकार का मॉडलिंग निश्चित रूप से यह नहीं कह सकता है कि क्या कोई ग्रह बसा हुआ है, यह निश्चित रूप से यह दिखा कर खोज को कम करने में मदद कर सकता है कि कौन से उम्मीदवार अनुवर्ती टिप्पणियों के लिए लक्ष्य का वादा कर रहे हैं। डेल जेनियो ने कहा, 'हालांकि हमारा काम पर्यवेक्षकों को यह नहीं बता सकता है कि कोई ग्रह रहने योग्य है या नहीं, हम उन्हें बता सकते हैं कि कोई ग्रह आगे की खोज के लिए अच्छे उम्मीदवारों के बीच में है या नहीं।'

यह आने वाले वर्षों में विशेष रूप से सहायक होगा जब अगली पीढ़ी के टेलीस्कोप अंतरिक्ष में ले जाएंगे। इनमें शामिल हैं: जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप , जो 2021 में लॉन्च होने वाला है, और वाइड-फील्ड इन्फ्रारेड स्पेस टेलीस्कोप (WFIRST), जो 2023 में लॉन्च होगा। साथ में ग्राउंड-आधारित वेधशालाएं जैसे अत्यंत बड़ा टेलीस्कोप (ईएलटी), ये उपकरण वैज्ञानिकों को पहली बार सीधे छोटे ग्रहों का निरीक्षण करने की अनुमति देंगे।

कोरोनोग्राफ जैसे Starshade तारों से प्रकाश को बाहर निकालने से भी बहुत फर्क पड़ेगा, जो अन्यथा ग्रह के वातावरण से परावर्तित प्रकाश को अस्पष्ट कर देता है। इन और अन्य विकासों का मतलब है कि खगोलविद चट्टानी एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल का भी अध्ययन करने में सक्षम होंगे, जो उन्हें अंततः विश्वास के साथ यह कहने की अनुमति देगा कि कौन से ग्रह 'संभावित रूप से रहने योग्य' हैं।

डेल जेनियो की टीम और नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के सौजन्य से, प्रॉक्सिमा बी की जलवायु कैसी दिख सकती है, इस एनीमेशन की जाँच करना सुनिश्चित करें:

आगे की पढाई: नासा