Astronomie

Woher wissen Wissenschaftler, ob ein erdähnlicher Planet wirklich erdähnlich ist?

Woher wissen Wissenschaftler, ob ein erdähnlicher Planet wirklich erdähnlich ist?


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Ich bin mir nicht sicher, wie Wissenschaftler feststellen, dass ein Planet wirklich ein erdähnlicher Planet ist. Wie machen Sie das?


Der Erdähnlichkeitsindex (ESI) ist ein gewichtetes geometrisches Mittel von vier Ähnlichkeiten.

Die auf http://phl.upr.edu/projects/earth-similarity-index-esi (Stand 23. März 2014) dokumentierte Formel sollte etwas angepasst werden, da $n$ statt der Zahl die Gewichtssumme sein soll der planetarischen Eigenschaften. Mit den auf der Website angegebenen Gewichten erhalten wir

$$ESI =left( left(1-left | frac{r_E - r_P}{r_E + r_P} ight | ight)^{0,57}cdot left(1-left | frac{ ho_E - ho_P}{ ho_E + ho_P} ight | ight)^{1.07}cdot left(1-left | frac{v_E - v_P}{v_E + v_P} ight | ight)^{0,70}cdot left(1-left | frac{288mbox{K} - vartheta_P}{288mbox{K} + vartheta_P} ight | ight)^{5,58 } ight)^{frac{1}{7.92}},$$ mit $r_E=6.371 mbox{ km}~~$ Erdradius, $r_P$ Radius des Planeten, $ ho_E=5.515mbox { g}/mbox{cm}^3$ die Schüttdichte der Erde, $ ho_P$ die Schüttdichte des Planeten, $v_E=11.2 mbox{ km}/mbox{s}~~$ die Fluchtgeschwindigkeit auf dem Erdoberfläche, $v_P$ die Fluchtgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Planeten und $vartheta_P$ die Oberflächentemperatur des Planeten; die Gewichtssumme beträgt 0,57 + 1,07 + 0,70 + 5,58 = 7,92 US-Dollar.

Mars als ein Beispiel: Mit $r_P=0.53 r_E$, $ ho_P=0.71 ho_E$, $v_P=0.45v_E$, $vartheta_P=227mbox{ K}$ erhalten wir $$ESI_s =left( left(1- left|frac{0,47}{1,53} ight | ight)^{0,57}cdot left(1-left|frac{0,29}{1,71} ight | ight)^{1,07} cdot left(1-left | frac{0,55}{1,45} ight | ight)^{0,70}cdot left(1-left | frac{61mbox{ K}}{ 515mbox{K}} ight | ight)^{5.58} ight)^{frac{1}{7.92}}= (0.811241627cdot 0.819676889cdot 0.716163454cdot 0.494865663)^{frac {1}{7.92}}= 0.833189885$$ als Oberflächenähnlichkeit. (Einige der hier verwendeten Daten.) Globale Ähnlichkeit kombiniert Oberflächenähnlichkeit mit innerer Ähnlichkeit. Die globale Ähnlichkeit des Mars mit der Erde beträgt etwa 0,7.

Die Oberflächengravitation kann aus Radius und Schüttdichte eines Planeten berechnet werden. Der Radius eines Expoplaneten kann durch die Transitmethode geschätzt werden, wobei der geschätzte Durchmesser des Sterns mit der Helligkeitsänderung des Sterns während des Planetendurchgangs in Beziehung gesetzt wird. Die Masse des Planeten kann durch das Wobbeln der Radialgeschwindigkeit des Sterns (mithilfe der Dopplerverschiebung) abgeschätzt werden. Durch Massenschätzung des Sterns und der Umlaufzeit des Planeten kann die Entfernung des Planeten zum Stern abgeschätzt werden. Eine Schätzung der absoluten Helligkeit des Sterns kann dann verwendet werden, um die Oberflächentemperatur des Planeten abzuschätzen. Es gibt mehr Methoden. Die Genauigkeit dieser Schätzungen hängt von der Qualität der Beobachtungen ab.

ESI-Werte zwischen 0,8 und 1,0 gelten als erdähnlich.

Details der Atmosphäre des Planeten, Menge des Oberflächenwassers und andere Details werden in der Formel nicht berücksichtigt. Es ist also nur eine sehr grobe Priorisierung. Mit zukünftigen spektroskopischen Daten könnte eine weitere Verfeinerung möglich sein.


die Zusammensetzung eines Exoplaneten ist das, was jemand erdähnlich nennt. Wenn ein Planet gefunden wird, versuchen Wissenschaftler, die Entfernung des Planeten vom Stern zu berechnen - indem sie die Rotationsperiode des Planeten, das Wackeln des Muttersterns usw. untersuchen. Sobald wir die Entfernung zum Stern und die Art des Sterns kennen, können wir ableiten, ob sich der Planet in der relevanten Goldlöckchen-Zone befindet, d.h. ob der Planet flüssiges Wasser, erträgliche Temperaturen und andere solche Faktoren haben kann, die für die Erhaltung des Lebens notwendig sind.


Astronomen entdecken bisher den „bewohnbarsten“ erdähnlichen Planeten

17. April 2014: Dieses von der NASA bereitgestellte Rendering dieses Künstlers zeigt einen erdgroßen Planeten namens Kepler-186f, der einen Stern 500 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Astronomen sagen, der Planet könnte Wasser auf seiner Oberfläche halten und ist der bisher beste Kandidat für einen bewohnbaren Planeten bei der laufenden Suche nach einem Erdzwilling. (AP/NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech)

LOS ANGELES – Astronomen haben den, wie sie sagen, erdähnlichsten Planeten entdeckt, der bisher entdeckt wurde – eine entfernte, felsige Welt, die in ihrer Größe unserer eigenen ähnelt und in der Goldlöckchen-Zone existiert, wo es nicht zu heiß und nicht zu kalt für Leben ist.

Der Fund, der am Donnerstag bekannt gegeben wurde, begeisterte Planetenjäger, die seit Jahren die Milchstraße nach potenziell bewohnbaren Orten außerhalb unseres Sonnensystems absuchen.

"Dies ist der beste Fall für einen bewohnbaren Planeten, der bisher gefunden wurde. Die Ergebnisse sind absolut grundsolide", sagte der Astronom Geoff Marcy von der University of California in Berkeley, der keine Rolle bei der Entdeckung spielte, in einer E-Mail.

Der Planet wurde vom Kepler-Teleskop der NASA entdeckt, das den Himmel auf subtile Helligkeitsänderungen untersucht, die darauf hindeuten, dass ein Planet im Orbit vor einem Stern kreuzt. Aus diesen Veränderungen können Wissenschaftler die Größe eines Planeten berechnen und bestimmte Rückschlüsse auf seine Beschaffenheit ziehen.

Das neu entdeckte Objekt namens Kepler-186f umkreist einen roten Zwergstern 500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Cygnus. Ein Lichtjahr ist fast 6 Billionen Meilen.


Woher wissen wir, was im Kern der Erde liegt?

Die Menschen waren auf der ganzen Erde. Wir haben das Land erobert, sind durch die Luft geflogen und in die tiefsten Gräben des Ozeans getaucht. Wir waren sogar schon auf dem Mond. Aber wir waren noch nie im Kern des Planeten.

Wir sind noch nicht einmal nahe gekommen. Der Mittelpunkt der Erde liegt über 6.000 km unter uns, und selbst der äußerste Teil des Erdkerns befindet sich fast 3.000 km unter unseren Füßen. Das tiefste Loch, das wir je an der Oberfläche gebohrt haben, ist das Kola Superdeep Borehole in Russland, und es geht nur erbärmliche 12,3 km in die Tiefe.

Alle bekannten Ereignisse auf der Erde finden auch in der Nähe der Oberfläche statt. Die Lava, die aus Vulkanen spuckt, schmilzt erst wenige hundert Kilometer tief. Sogar Diamanten, die extreme Hitze und Druck benötigen, um sich zu bilden, stammen aus Gesteinen, die weniger als 500 km tief sind.

Was sich unter all dem verbirgt, ist geheimnisumwittert. Es scheint unergründlich. Und doch wissen wir überraschend viel über den Kern. Wir haben sogar eine Vorstellung davon, wie es vor Milliarden von Jahren entstanden ist und das alles ohne eine einzige physische Probe. So wurde der Kern enthüllt.

Ein guter Anfang ist es, über die Masse der Erde nachzudenken, sagt Simon Redfern von der University of Cambridge in Großbritannien.

Der größte Teil der Erdmasse muss sich im Zentrum des Planeten befinden

Wir können die Masse der Erde abschätzen, indem wir die Wirkung der Schwerkraft des Planeten auf Objekte an der Oberfläche beobachten. Es stellt sich heraus, dass die Masse der Erde 5,9 Sextillionen Tonnen beträgt: das sind 59, gefolgt von 20 Nullen.

Es gibt keine Anzeichen von etwas so Massivem an der Oberfläche.

„Die Dichte des Materials an der Erdoberfläche ist viel geringer als die durchschnittliche Dichte der gesamten Erde, das sagt uns also, dass es etwas viel dichteres gibt“, sagt Redfern. "Das ist das Erste."

Im Wesentlichen muss sich der größte Teil der Erdmasse im Zentrum des Planeten befinden. Der nächste Schritt ist die Frage, aus welchen schweren Materialien der Kern besteht.

Die Antwort hier ist, dass es mit ziemlicher Sicherheit hauptsächlich aus Eisen besteht. Es wird angenommen, dass der Kern zu etwa 80% aus Eisen besteht, obwohl die genaue Zahl zur Debatte steht.

Ein Eisenkern würde all die fehlende Masse ausmachen

Der Hauptbeweis dafür ist die riesige Menge an Eisen im Universum um uns herum. Es ist eines der zehn häufigsten Elemente in unserer Galaxie und wird häufig in Meteoriten gefunden.

Angesichts dessen, wie viel davon vorhanden ist, kommt Eisen an der Erdoberfläche viel seltener vor, als wir vielleicht erwarten. Die Theorie ist also, dass bei der Entstehung der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren viel Eisen bis in den Kern vordrang.

Dort ist die meiste Masse, und dort muss auch das meiste Eisen sein. Eisen ist unter normalen Bedingungen ein relativ dichtes Element, und unter dem extremen Druck im Erdkern würde es auf eine noch höhere Dichte zerkleinert, sodass ein Eisenkern für all die fehlende Masse verantwortlich wäre.

Aber warte eine Minute. Wie ist das Eisen überhaupt da runtergekommen?

Das Eisen muss irgendwie &ndash buchstäblich &ndash in Richtung des Erdmittelpunkts angezogen haben. Aber es ist nicht sofort klar, wie.

Der größte Teil der restlichen Erde besteht aus Gesteinen, die Silikate genannt werden, und geschmolzenes Eisen hat Mühe, sich durch sie zu bewegen. Ähnlich wie Wasser auf einer fettigen Oberfläche Tröpfchen bildet, klammert sich das Eisen in kleinen Reservoirs an sich selbst und weigert sich, sich auszubreiten und zu fließen.

Der Druck ändert tatsächlich die Eigenschaften, wie Eisen mit dem Silikat interagiert

Eine mögliche Lösung wurde 2013 von Wendy Mao von der Stanford University in Kalifornien und ihren Kollegen entdeckt. Sie fragten sich, was passierte, wenn Eisen und Silikat beide extremem Druck ausgesetzt waren, wie es tief in der Erde passiert.

Durch extrem festes Kneifen beider Substanzen mit Diamanten gelang es ihnen, geschmolzenes Eisen durch Silikat zu pressen.

„Der Druck verändert tatsächlich die Eigenschaften, wie Eisen mit dem Silikat interagiert“, sagt Mao. "Bei höheren Drücken bildet sich ein 'Schmelznetzwerk'."

Dies deutet darauf hin, dass das Eisen über Millionen von Jahren allmählich durch das Gestein der Erde gedrückt wurde, bis es den Kern erreichte.

An dieser Stelle fragen Sie sich vielleicht, woher wir die Größe des Kerns kennen. Was lässt Wissenschaftler glauben, dass es 3000 km tiefer beginnt? Es gibt eine Ein-Wort-Antwort: Seismologie.

Alle seismischen Stationen, die auf der ganzen Erde verstreut sind, haben die Ankunft der Erschütterungen aufgezeichnet

Wenn ein Erdbeben passiert, sendet es Schockwellen über den ganzen Planeten. Seismologen zeichnen diese Schwingungen auf. Es ist, als ob wir mit einem riesigen Hammer auf eine Seite des Planeten schlagen und auf der anderen Seite auf das Geräusch horchen.

"In den 1960er Jahren gab es ein Erdbeben in Chile, das eine riesige Datenmenge erzeugte", sagt Redfern. "Alle seismischen Stationen, die auf der ganzen Erde verstreut sind, haben die Ankunft der Erschütterungen dieses Erdbebens aufgezeichnet."

Abhängig von der Route, die diese Schwingungen nehmen, durchlaufen sie verschiedene Teile der Erde, und dies beeinflusst, wie sie am anderen Ende "klingen".

Früh in der Geschichte der Seismologie wurde erkannt, dass einige Schwingungen verloren gingen. Von diesen "S-Wellen" wurde erwartet, dass sie auf einer Seite der Erde auftauchen, nachdem sie auf der anderen entstanden sind, aber es gab keine Anzeichen dafür.

Es stellte sich heraus, dass Gesteine ​​in 3000 km Tiefe flüssig wurden

Der Grund dafür war einfach. S-Wellen können nur durch festes Material widerhallen und können es nicht durch Flüssigkeit durchdringen.

Sie müssen auf etwas geschmolzenes im Zentrum der Erde gestoßen sein. Durch die Kartierung der Bahnen der S-Wellen stellte sich heraus, dass Gesteine ​​in etwa 3000 km Tiefe flüssig wurden.

Das deutete darauf hin, dass der gesamte Kern geschmolzen war. Aber die Seismologie hatte noch eine Überraschung parat.

In den 1930er Jahren bemerkte eine dänische Seismologin namens Inge Lehmann, dass eine andere Art von Wellen, sogenannte P-Wellen, unerwartet durch den Kern wanderten und auf der anderen Seite des Planeten entdeckt werden konnten.

P-Wellen wanderten wirklich durch den Kern

Sie hat eine überraschende Erklärung gefunden: Der Kern ist in zwei Schichten unterteilt. Der "innere" Kern, der etwa 5.000 km tiefer beginnt, war eigentlich fest. Nur der "äußere" Kern darüber war geschmolzen.

Lehmanns Idee wurde schließlich 1970 bestätigt, als empfindlichere Seismographen feststellten, dass P-Wellen tatsächlich durch den Kern wanderten und in einigen Fällen schräg davon abgelenkt wurden. Tatsächlich landeten sie immer noch auf der anderen Seite des Planeten.

Es sind nicht nur Erdbeben, die nützliche Stoßwellen durch die Erde geschickt haben. Tatsächlich verdankt die Seismologie einen großen Teil ihres Erfolgs der Entwicklung von Atomwaffen.

Eine nukleare Detonation erzeugt auch Wellen im Boden, daher verwenden Nationen Seismologie, um nach Waffentests zu lauschen. Während des Kalten Krieges wurde dies als enorm wichtig angesehen, daher erhielten Seismologen wie Lehmann viel Zuspruch.

Dies stellt sich als ziemlich schwierig zu bestimmen heraus

Rivalisierende Länder erfuhren gegenseitig von den nuklearen Fähigkeiten des anderen und im Laufe der Zeit lernten wir immer mehr über den Kern der Erde. Die Seismologie wird auch heute noch verwendet, um nukleare Detonationen aufzuspüren.

Wir können uns jetzt ein grobes Bild von der Struktur der Erde machen. Es gibt einen geschmolzenen äußeren Kern, der ungefähr auf halbem Weg zum Zentrum des Planeten beginnt, und darin befindet sich der feste innere Kern mit einem Durchmesser von 1.220 km.

Aber es gibt noch viel mehr auszuprobieren und herauszukitzeln, insbesondere über den inneren Kern. Für den Anfang, wie heiß ist es?

Dies sei ziemlich schwierig zu bestimmen und verblüffte Wissenschaftler bis vor kurzem, sagt Lidunka Vočadlo vom University College London in Großbritannien. Da können wir kein Thermometer hinstellen, also ist die einzige Lösung, den richtigen Zerkleinerungsdruck im Labor zu erzeugen.

Der Erdkern ist dank der Wärme aus der Bildung des Planeten warm geblieben

Im Jahr 2013 erstellte ein Team französischer Forscher die bisher beste Schätzung. Sie setzten reines Eisen einem Druck von etwas mehr als der Hälfte des Kerns aus und extrapolierten von dort aus. Sie kamen zu dem Schluss, dass der Schmelzpunkt von reinem Eisen bei Kerntemperaturen bei etwa 6.230 °C liegt. Das Vorhandensein anderer Materialien würde den Schmelzpunkt des Kerns etwas auf etwa 6.000 °C senken. Aber das ist immer noch so heiß wie die Oberfläche der Sonne.

Ein bisschen wie eine geröstete Pellkartoffel ist der Erdkern warm geblieben dank der Wärme, die bei der Bildung des Planeten zurückgehalten wird. Es erhält auch Wärme durch Reibung, wenn sich dichtere Materialien verschieben, sowie durch den Zerfall radioaktiver Elemente. Dennoch kühlt es sich alle Milliarde Jahre um etwa 100 °C ab.

Die Kenntnis der Temperatur ist nützlich, da sie die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der Vibrationen durch den Kern wandern. Das ist praktisch, denn die Vibrationen haben etwas Seltsames.

P-Wellen breiten sich unerwartet langsam aus, da sie durch den inneren Kern gehen - langsamer als wenn er aus reinem Eisen wäre.

Es ist ein Aschenputtel-Problem: Kein Schuh passt richtig

„Wellengeschwindigkeiten, die die Seismologen bei Erdbeben und so weiter messen, sind deutlich niedriger [als] alles, was wir in einem Experiment messen oder auf einem Computer berechnen“, sagt Vočadlo. "Warum das so ist, weiß noch keiner."

Das deutet darauf hin, dass es ein anderes Material in der Mischung gibt.

Es könnte durchaus ein anderes Metall sein, genannt Nickel. Aber Wissenschaftler haben geschätzt, wie sich seismische Wellen durch eine Eisen-Nickel-Legierung ausbreiten würden, und es passt auch nicht ganz zu den Messwerten.

Vočadlo und ihre Kollegen überlegen nun, ob es da unten noch andere Elemente wie Schwefel und Silizium geben könnte. Bisher konnte noch niemand eine Theorie für die Zusammensetzung des inneren Kerns aufstellen, die alle zufriedenstellt. Es ist ein Aschenputtel-Problem: Kein Schuh passt richtig.

Das könnte erklären, warum die seismischen Wellen langsamer passieren als erwartet

Vočadlo versucht, die Materialien des inneren Kerns am Computer zu simulieren. Sie hofft, eine Kombination aus Materialien, Temperaturen und Drücken zu finden, die die seismischen Wellen um das richtige Maß verlangsamen.

Sie sagt, das Geheimnis könnte darin liegen, dass der innere Kern fast seinen Schmelzpunkt erreicht hat. Infolgedessen können sich die genauen Eigenschaften der Materialien von denen unterscheiden, die sie wären, wenn sie sicher fest wären.

Das könnte erklären, warum die seismischen Wellen langsamer passieren als erwartet.

„Wenn das der wahre Effekt ist, könnten wir die mineralphysikalischen Ergebnisse mit den seismologischen Ergebnissen in Einklang bringen“, sagt Vocadlo. "Die Leute haben das noch nicht geschafft."

Es gibt noch viele Rätsel um den Erdkern, die es zu lösen gilt. Aber ohne jemals in diese unmöglichen Tiefen zu graben, haben Wissenschaftler viel über das herausgefunden, was Tausende von Kilometern unter uns passiert.

Das Magnetfeld hilft uns vor schädlicher Sonnenstrahlung zu schützen

Diese verborgenen Prozesse in den Tiefen der Erde sind für unser tägliches Leben von entscheidender Bedeutung, auf eine Weise, die viele von uns nicht erkennen.

Die Erde hat ein starkes Magnetfeld, und das alles dank des teilweise geschmolzenen Kerns. Die ständige Bewegung des geschmolzenen Eisens erzeugt im Inneren des Planeten einen elektrischen Strom, der wiederum ein Magnetfeld erzeugt, das weit in den Weltraum reicht.

Das Magnetfeld hilft uns vor schädlicher Sonnenstrahlung zu schützen. Wäre der Erdkern nicht so, wie er ist, gäbe es kein Magnetfeld, und wir hätten mit allen möglichen Problemen zu kämpfen.

Keiner von uns wird den Kern jemals zu Gesicht bekommen, aber es ist gut zu wissen, dass er da ist.


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Sie stellten fest, dass sich diese Blöcke auseinanderziehen, zusammenschieben, rotieren und aneinander vorbeigleiten wie gebrochenes Packeis über einem zugefrorenen See.

Ein Computermodell dieser Deformation ergab, dass eine träge Bewegung des Planeteninneren für den an der Oberfläche beobachteten Tektonikstil verantwortlich sein kann.

Professor Byrne erklärte, dass diese träge Bewegung die Oberflächenverformung auf der Venus antreibt, ähnlich wie auf der Erde.

"Die Plattentektonik auf der Erde wird durch Konvektion im Erdmantel angetrieben", fügte er hinzu.

Die Bewegung dieser Blöcke könnte laut dem Team der North Carolina State University darauf hindeuten, dass der Nachbarplanet der Erde immer noch geologisch aktiv ist

VENUS: SCHWESTERWELT DER ERDE

Venus und Erde sind in ihrer Größe bemerkenswert ähnlich, aber ihre Geschichte unterscheidet sich.

Der zweite Planet von der Sonne liegt am inneren Rand der bewohnbaren Zone, tatsächlich glauben Wissenschaftler, dass er vor 700 Millionen Jahren bewohnbar gewesen sein könnte.

Ein einzelner Tag auf der unwirtlichen Welt beträgt 243 Erdentage, verglichen mit den 24 Stunden auf der Erde.

Es ist ein terrestrischer Planet von ähnlicher Größe, Massennähe zur Sonne und Masse wie die Erde.

Es hat jedoch die dichteste Atmosphäre der terrestrischen Planeten, bestehend aus 96% Kohlendioxid und einem 92-mal höheren Druck an der Oberfläche als die Erde.

Es hat die heißeste Oberfläche aller Planeten im Sonnensystem mit einer Durchschnittstemperatur von 867 Grad Fahrenheit.

Seine Wolken bestehen aus Schwefelsäure, wobei saurer Regen auf die heiße Oberfläche fällt.

Es mag in der Vergangenheit Ozeane gegeben haben, aber das Wasser wäre bei steigenden Temperaturen aufgrund eines außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekts verdampft.

„Der Mantel ist an verschiedenen Stellen heiß oder kalt, er bewegt sich, und ein Teil dieser Bewegung überträgt sich in Form von Plattenbewegungen auf die Erdoberfläche.

„Eine Variation dieses Themas scheint sich auch auf der Venus abzuspielen.

"Es ist keine Plattentektonik wie auf der Erde – hier entstehen keine riesigen Gebirgszüge oder riesige Subduktionssysteme –, sondern es ist ein Beweis für eine Verformung durch die innere Mantelströmung, die zuvor auf globaler Ebene nicht nachgewiesen wurde."

Forscher sagten, dass die mit diesen Krustenblöcken verbundene Verformung auch darauf hindeuten könnte, dass die Venus noch geologisch aktiv ist.

"Wir wissen, dass ein Großteil der Venus im Laufe der Zeit vulkanisch wieder aufgetaucht ist, daher könnten einige Teile des Planeten geologisch gesehen sehr jung sein", sagte Byrne.

„Aber mehrere der drängenden Blöcke haben sich in diesen jungen Lavaebenen gebildet und diese deformiert, was bedeutet, dass die Lithosphäre nach der Ablagerung dieser Ebenen zersplittert ist.

"Dies lässt uns vermuten, dass sich einige dieser Blöcke erst vor kurzem geologisch bewegt haben - vielleicht sogar bis heute."

Sie sind optimistisch, dass das neu erkannte „Packeis“-Muster des Planeten Hinweise zum Verständnis der tektonischen Verformung auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems sowie auf einer viel jüngeren Erde liefern könnte.

"Die Dicke der Lithosphäre eines Planeten hängt hauptsächlich davon ab, wie heiß es ist, sowohl im Inneren als auch an der Oberfläche", sagte Byrne.

„Der Wärmefluss aus dem Inneren der jungen Erde war bis zu dreimal größer als heute, daher könnte ihre Lithosphäre ähnlich gewesen sein wie das, was wir heute auf der Venus sehen.

Dies ist ein Bild der Venusoberfläche, das 1982 von der Sonde Venera 13 aus der Sowjetzeit aufgenommen wurde. Die Entdeckung mit Bildern der Oberfläche der NASA-Mission Magellan, die 1989 zum Planeten startete und mit Radar durch die dicke Atmosphäre, könnte Einblicke in die Exoplaneten-Tektonik und die frühe Erde geben.

Sie stellten fest, dass sich diese Blöcke auseinanderziehen, zusammenschieben, rotieren und aneinander vorbeigleiten wie gebrochenes Packeis über einem zugefrorenen See

Das ist "nicht dick genug, um Platten zu bilden, die sich subduzieren, aber dick genug, um in Blöcke zersplittert zu sein, die stoßen, ziehen und stoßen".

Die NASA und die Europäische Weltraumorganisation haben kürzlich drei neue Raumsondenmissionen zur Venus genehmigt, die Beobachtungen der Planetenoberfläche mit viel höherer Auflösung als Magellan ermöglichen werden.

"Es ist großartig, ein erneutes Interesse an der Erforschung der Venus zu sehen, und ich freue mich besonders, dass diese Missionen in der Lage sein werden, unsere wichtigste Erkenntnis zu testen, dass das Tiefland des Planeten in drängende Krustenblöcke zersplittert ist", sagt Byrne.

KOHLENDIOXID- UND SCHWEFELSÄURE-TROPFEN FUNKTIONIEREN IN DER ATMOSPHÄRE DER VENUS

Die Atmosphäre der Venus besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid mit Wolken aus Schwefelsäuretröpfchen.

Die dichte Atmosphäre fängt die Sonnenwärme ein, was zu Oberflächentemperaturen von über 470 °C führt.

Die Atmosphäre hat viele Schichten mit unterschiedlichen Temperaturen.

Auf der Höhe der Wolken, etwa 50 km über der Erdoberfläche, herrscht ungefähr die gleiche Temperatur wie auf der Erdoberfläche.

Während sich die Venus in ihrer Sonnenbahn vorwärts bewegt, während sie sich langsam um ihre Achse nach hinten dreht, umkreist die oberste Wolkenschicht alle vier Erdtage den Planeten.

Sie werden von Winden in Orkanstärke angetrieben, die mit etwa 224 Meilen (360 km) pro Stunde fliegen.

Atmosphärische Blitze erhellen diese sich schnell bewegenden Wolken.

Die Geschwindigkeiten innerhalb der Wolken nehmen mit der Wolkenhöhe ab und werden an der Oberfläche auf nur wenige Meilen (km) pro Stunde geschätzt.

Auf dem Boden würde es wie ein sehr dunstiger, bewölkter Tag auf der Erde aussehen und die Atmosphäre ist so schwer, dass man sich anfühlt, als wäre man 1,6 km tief unter Wasser.


Wissenschaftler enthüllen neuen erdähnlichen Planeten: Bericht

Wissenschaftler bereiten sich darauf vor, einen neuen Planeten in unserer galaktischen Nachbarschaft zu enthüllen, von dem angenommen wird, dass er erdähnlich ist und seinen Stern in einer Entfernung umkreist, die das Leben begünstigen könnte, berichtete die deutsche Wochenzeitung Der Spiegel am Freitag.

Der Exoplanet umkreist einen gut untersuchten Stern namens Proxima Centauri, der Teil des Sternensystems Alpha Centauri ist, sagte das Magazin unter Berufung auf anonyme Quellen.

"Der noch namenlose Planet soll erdähnlich sein und kreist in einer Entfernung von Proxima Centauri, die es ihm ermöglichen könnte, flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu haben - eine wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben", sagte das Magazin.

"Noch nie haben Wissenschaftler eine zweite Erde in so naher Nähe entdeckt", heißt es weiter. Die Europäische Südsternwarte (ESO) werde den Fund Ende August bekannt geben.

Der Bericht enthielt keine weiteren Details.

Der von AFP kontaktierte ESO-Sprecher Richard Hook sagte, er kenne den Bericht, weigerte sich jedoch, ihn zu bestätigen oder abzulehnen. "Wir geben keinen Kommentar ab", sagte er.

Die NASA hat in der Vergangenheit die Entdeckung neuer Planeten angekündigt, aber die meisten dieser Welten waren entweder zu heiß oder zu kalt, um Wasser in flüssiger Form aufzunehmen, oder bestanden aus Gas wie unser Jupiter und Neptun und nicht aus Gestein wie die Erde oder Mars.

Im vergangenen Jahr enthüllte die US-Raumfahrtbehörde einen Exoplaneten, den sie als „nächsten Zwilling der Erde“ bezeichnete.

Der Planet mit dem Namen Kepler 452b ist etwa 60 Prozent größer als die Erde und könnte aktive Vulkane, Ozeane, Sonnenschein wie unseren, doppelt so viel Schwerkraft und ein Jahr mit 385 Tagen haben.

Aber in einer Entfernung von 1400 Lichtjahren hat die Menschheit wenig Hoffnung, diesen Erd-Zwilling bald zu erreichen.

Im Vergleich dazu ist der Exoplanet, der Proxima Centauri umkreist, wenn er bestätigt wird, nur 4,24 Lichtjahre entfernt.

Dies ist nur ein Sprungbrett in Bezug auf die Größe des Universums, aber noch zu weit entfernt, als dass der Mensch es mit chemischen Raketen der heutigen Generation erreichen könnte.

Laut der Website des Godard Space Centers der NASA liegt es 39.900.000.000.000 Kilometer entfernt, das ist die 271.000-fache Entfernung der Erde von der Sonne.

Proxima Centauri wurde 1915 entdeckt und ist einer von drei Sternen im Alpha Centauri-System, einer Konstellation, die hauptsächlich von der Südhalbkugel aus sichtbar ist.


Astronomen entdecken neuen Planeten, der die Erde wirklich wie Scheiße aussehen lässt

WASHINGTON – Astronomen der NASA gaben am Mittwoch die Entdeckung eines Planeten bekannt, der die Erde wie eine absolute Scheiße aussehen lässt.

Die Forscher der Weltraumbehörde teilten den Medien mit, dass der kürzlich identifizierte Planet HD 904790 b den Boden mit der Erde auf jede erdenkliche Weise wischt und auf die größere Größe des Himmelskörpers, die makellose Erdoberfläche, die vielfältigen und grünen Landschaftsformen und den Reichtum an natürlichen Ressourcen hinweist. All dies deutet darauf hin, dass die Erde im Vergleich ein faulender Müllhaufen ist.

„Dies ist eine aufregende und wissenschaftlich wichtige Entdeckung, die unser Verständnis davon, wie sehr die Erde wirklich scheiße ist, wesentlich verbessert hat“, sagte die leitende Forscherin Lisa Shapiro und betonte, dass die Erde im Gegensatz zum außergewöhnlichen Terrain von HD 904790 b als „einfacher Hundescheiß“ erscheint Klima. „Allein die makellose Kugelform dieses neuen Planeten zu berücksichtigen, ganz zu schweigen von seiner unberührten Atmosphäre, die frei von Methan und anderen giftigen Gasen ist, zeigt, dass unsere Heimatwelt ziemlich erbärmlich ist, wenn es darauf ankommt.“

„HD 904790 b hat ein ausgedehntes Ringsystem, das die Aktivität der tektonischen Platte von Saturn in den Schatten stellt, und mehr Süßwasser in nur einem seiner massiven, unverschmutzten Ozeane als wir auf unserem gesamten wertlosen Scheiß eines Planeten haben“, fuhr sie fort. "Gott, es macht mich wütend, nur daran zu denken, wie viel schöner es dort ist."

Im Sternbild Cygnus der Milchstraße gelegen, besitzt HD 904790 b eine frustrierend hohe Anzahl an attraktiven geologischen, atmosphärischen und hydrologischen Merkmalen, von denen wir armen Erdbewohner nur träumen können, berichteten NASA-Beamte. Insbesondere soll der neu entdeckte Planet auf allen seinen 340 Millionen Quadratmeilen üppige, blühende Biome enthalten, die Berichten zufolge keine der kargen Tundren, eiszeitlichen Schelfeise oder trockenen Wüsten enthalten, die zum Status der Erde als lausig beitragen , zweitklassige Ausrede für einen bewohnbaren Erdkörper.

Darüber hinaus bestätigte die Weltraumbehörde, dass der bemerkenswerte neue Planet eine perfekt kreisförmige Umlaufbahn um seinen Stern sowie eine präzise ausgerichtete axiale Neigung aufweist, die weit entfernt von den Hurrikanen und Schneestürmen, die die Erde plagen, HD ermöglicht 904790 b, um das ganze Jahr über eine konstante Oberflächentemperatur von 75 Grad Fahrenheit mit einer stetigen Brise von 5 Meilen pro Stunde aufrechtzuerhalten.

"Ich werde die Galaxie auf keinen Fall weiter erkunden, wenn ich mich nur wie ein totaler Schwachkopf fühle, weil ich jemals geglaubt habe, dass mein Planet etwas Besonderes ist."

„Wenn man alles berücksichtigt, was HD 904790 b zu bieten hat, ist es einem peinlich, mit unserer dämlichen Welt in Verbindung gebracht zu werden“, sagte der Astronom Gary Lopes und zeigte auf die Dutzende bunter, reflektierender Monde des Planeten, die den einzigen natürlichen Satelliten der Erde bilden sieht aus wie der totale Witz, der es ist. „Früher dachte ich, dass der Himalaya beeindruckend ist, aber nicht nachdem wir Daten erhalten haben, die zeigen, dass dieser neue Planet Tausende von hoch aufragenden Vulkangipfeln hat, die den Mount Everest direkt aus dem Wasser blasen. Es ist absolut demütigend, unseren Planeten mit ihm vergleichen zu müssen Das.”

Angesichts der Tatsache, dass selbst die am wenigsten bemerkenswerte Quadratmeile von HD 904790 b das Beste, was die Erde in Bezug auf physische Größe und Mineralienreichtum zu bieten hat, bei weitem übertrifft, sagten NASA-Wissenschaftler gegenüber Reportern, dass sie beschlossen haben, ihre Suche nach weiteren extrasolaren Planeten sofort einzustellen. Sie sagten, es sei „viel zu wahrscheinlich“, dass sie zusätzliche Welten entdecken könnten, die sich als verdammt viel besser als die Erde herausstellen.

"Ich werde die Galaxie auf keinen Fall weiter erforschen, wenn ich mich nur wie ein totaler Schwachkopf fühle, weil ich jemals geglaubt habe, dass mein Planet etwas Besonderes ist", sagte die Astronomin Samantha Wilhelm war sogar besser als HD 904790 b, sie würde sich „verdammt noch mal auf der Stelle umbringen“. „Ich habe sogar eine Zeit lang versucht, Neptun zu beobachten, in der Hoffnung, dass dieser Gassack Mist mir ein besseres Gefühl geben könnte, auf der Erde festzusitzen, aber es hat nicht funktioniert. Ich bekomme HD 904790 b nicht aus dem Kopf – es hat die gottverdammte Erde für immer ruiniert.“

Zum Zeitpunkt der Drucklegung hatten NASA-Astronomen berechnet, dass sie ungefähr 300.000 Jahre brauchen würden, um den neuen Planeten in einer Raumkapsel zu erreichen, waren sich jedoch einig, dass es einen Versuch wert sei, anstatt „einen weiteren Tag mit diesem dummen Klumpen Scheiße zu verbringen“.


Wie viele Menschen kann unser Planet wirklich ernähren?

Überbevölkerung. Es ist ein Wort, das Politiker zusammenzucken lässt und in Diskussionen über die Zukunft des Planeten oft als "Elefant im Raum" bezeichnet wird.

Sie hören oft, dass Menschen die Überbevölkerung als die größte Bedrohung für die Erde bezeichnen. Aber können wir das Bevölkerungswachstum auf diese Weise wirklich herausgreifen? Gibt es wirklich zu viele Menschen auf unserem Planeten?

Uns allen ist klar, dass sich der Planet nicht ausdehnt. Es gibt nur so viel Platz auf der Erde, ganz zu schweigen von so vielen Ressourcen &ndash Nahrung, Wasser und Energie &ndash, die eine menschliche Bevölkerung ernähren können. Eine wachsende menschliche Bevölkerung muss also eine Art Bedrohung für das Wohlergehen des Planeten Erde darstellen, nicht wahr?

"Nicht die Anzahl der Menschen auf dem Planeten ist das Problem, sondern die Anzahl der Verbraucher und das Ausmaß und die Art ihres Konsums", sagt David Satterthwaite, Senior Fellow am International Institute for Environment and Development in London. Er zitiert Gandhi: "Die Welt hat genug für jedermanns Bedarf, aber nicht genug für jedermanns Gier."

Die globalen Auswirkungen von mehreren Milliarden Menschen in diese urbanen Zentren könnten überraschend gering sein

Die Zahl der "modernen Menschen" (Homo Sapiens) auf der Erde war bis vor kurzem vergleichsweise klein. Vor nur 10.000 Jahren gab es vielleicht nicht mehr als ein paar Millionen Menschen auf der Erde. Die 1-Milliarden-Marke wurde erst Anfang des 19. Jahrhunderts überschritten, die 2-Milliarden-Marke erst in den 1920er Jahren.

Derzeit beträgt die Weltbevölkerung jedoch über 7,3 Milliarden. Laut Prognosen der Vereinten Nationen könnten bis 2050 9,7 Milliarden Menschen und bis 2100 über 11 Milliarden Menschen erreicht werden.

Das Bevölkerungswachstum war so schnell, dass es keinen echten Präzedenzfall gibt, an den wir uns wenden können, um Hinweise auf die möglichen Folgen zu erhalten. Mit anderen Worten, während der Planet bis zum Ende des Jahrhunderts über 11 Milliarden Menschen beherbergen könnte, erlaubt uns unser derzeitiger Wissensstand nicht vorherzusagen, ob eine so große Bevölkerung nachhaltig ist, einfach weil dies noch nie zuvor passiert ist.

Wir können jedoch Anhaltspunkte erhalten, wenn wir uns überlegen, wo das Bevölkerungswachstum in den kommenden Jahren voraussichtlich am stärksten sein wird. Satterthwaite sagt, dass der größte Teil des Wachstums in den nächsten zwei Jahrzehnten in den städtischen Zentren in den derzeit niedrigen und mittleren Einkommensländern erwartet wird.

Nicht die Anzahl der Menschen auf dem Planeten ist das Problem, sondern die Anzahl der Verbraucher und der Umfang und die Art ihres Konsums nature

Auf den ersten Blick könnten die globalen Auswirkungen einer Zunahme von mehreren Milliarden Menschen in diese urbanen Zentren überraschend gering sein. Dies liegt daran, dass Städter in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen in der Vergangenheit wenig konsumiert haben.

Der Ausstoß von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen gibt uns einen guten Hinweis darauf, wie hoch der Verbrauch in einer Stadt ist.

"We know of cities in low-income nations that emit less than one tonne CO2-equivalent per person per year," says Satterthwaite. "Cities in high-income nations [can] have six to 30 tonnes CO2-equivalent per person per year."

Citizens of more affluent nations leave a much greater footprint on our planet than people living in poorer countries &ndash although there are exceptions. Copenhagen is the capital of a high-income nation &ndash Denmark &ndash while Porto Alegre is in upper-middle-income Brazil. Living standards are high in both cities, yet per capita emissions are relatively low.

Satterthwaite goes on to say that if we look at an individual's lifestyle, the differences between wealthy and non-wealthy groups are even more dramatic. There are many low-income urban dwellers whose consumption is so low that they contribute almost nothing to greenhouse gas emissions.

People living in high-income nations must play their part if the world is to sustain a large human population

So a world with a human population of 11 billion might put comparatively little extra strain on our planet's resources. But the world is changing. Low-income urban centres may not continue on low-carbon development trajectories.

The real concern would be if the people living in these areas decided to demand the lifestyles and consumption rates currently considered normal in high-income nations something many would argue is only fair. If they do, the impact of urban population growth could be much larger.

This fits with a general pattern that has played out over the past century or so, explains Will Steffen, an emeritus professor with the Fenner School of Environment and Society at the Australian National University. It is not the rise in population by itself that is the problem, but rather the even more rapid rise in global consumption (which of course is unevenly distributed).

This leads to an uncomfortable implication: people living in high-income nations must play their part if the world is to sustain a large human population. Only when wealthier groups are prepared to adopt low-carbon lifestyles, and to permit their governments to support such a seemingly unpopular move, will we reduce the pressure on global climate, resource and waste issues.

A 2015 study in the Journal of Industrial Ecology looked at environmental impact from a household perspective. It puts consumption firmly in the spotlight.

If we change our consumption habits, this would have a drastic effect on our environmental footprint as well

The analysis showed that household consumers are responsible for more than 60% of the globe's greenhouse gas emissions, and up to 80% of the world's land, material and water use. What's more, the researchers found that the footprints are unevenly distributed across regions, with wealthier countries generating the most impacts per household.

Diana Ivanova at the Norwegian University of Science and Technology in Trondheim, the author of the study, explains that the finding comes from simply changing our perspective on who is responsible for emissions associated with producing consumer goods. "We all like to put the blame on someone else, the government, or businesses," she says.

For instance, consumers in the west might argue that countries that produce many consumer goods, such as China, should take responsibility for the emissions needed to make them. Ivanova and her colleagues argue the consumers themselves are just as responsible. "If we change our consumption habits, this would have a drastic effect on our environmental footprint as well."

By this reasoning, there needs to be a fundamental change in the core values of developed societies: away from an emphasis on material wealth, and towards a model where individual and societal well-being are considered most important.

Even if those changes occur, it seems unlikely that our planet could really sustain a population of 11 billion. So Steffen suggests that we should stabilise the global population, hopefully at around nine billion, and then begin a long, slow trend of decreasing population. That means reducing fertility rates.

Creating a sustainable population is as much about boosting women's rights as it is about reducing consumption of resources

There are actually signs that this is already beginning to occur, even as population numbers continue to rise. The rate of population growth has been slowing since the 1960s and the UN Population Division's world fertility patterns show that, worldwide, fertility per woman has fallen from 4.7 babies in 1970-75 to 2.6 in 2005-10.

However, it could still take centuries for any meaningful reductions to happen, says Corey Bradshaw at the University of Adelaide in Australia.

The trends are so deeply set, he says, that even a dramatic catastrophe might not change their course. In a 2014 study, Bradshaw concluded that if two billion people died tomorrow &ndash or if every government adopted controversial fertility policies such as China's recently-ended one-child policy &ndash there would still be as many if not more people on the planet by 2100 as there are today.

What is urgently needed, then, is ways to speed up the decline in fertility rates. One relatively easy way to do so might be to raise the status of women, especially in terms of their education and employment opportunities, says Steffen.

If some or all of us consume a lot of resources, the maximum sustainable population will be lower

The UN Population Fund has calculated that 350 million women in the poorest countries did not want their last child, but did not have the means to prevent the pregnancy. If these women's needs were met, it would have a significant impact on global population trends. According to this reasoning, creating a sustainable population is as much about boosting women's rights as it is about reducing consumption of resources.

So if a world population of 11 billion is probably unsustainable, how many people, in theory, could Earth support?

Bradshaw says that it is nearly impossible to say what this number would be, because it is entirely dependent on technologies like farming, electricity production and transport &ndash and on how many people we are willing to condemn to a life of poverty or malnutrition.

Many people argue that we are well over a sustainable number already, given the lifestyle choices many of us have made and our reluctance to change them. In support of this, they point to the problems of climate change, the biodiversity extinction crisis underway, mass ocean pollution, the fact that one billion people are already starving and that another one billion people have nutrient deficiencies.

In the early 20th Century, the global population problem was as much about the fertility of soil as the fertility of women

A 2012 UN report summarised 65 different estimated maximum sustainable population sizes. The most common estimate was eight billion, a little larger than the current population. But the estimates ranged from as few as two billion to, in one study, a staggering 1,024 billion.

These estimates all depend on so many assumptions that is difficult to say which is closest to the truth.

Ultimately the real determinant is how we choose to run our society. If some or all of us consume a lot of resources, the maximum sustainable population will be lower. If we find ways to each consume less, ideally without sacrificing our creature comforts, Earth will be able to support more of us.

Changes in technology, which are often wildly unpredictable, will also affect the maximum population.

In the early 20th Century, the global population problem was as much about the fertility of soil as the fertility of women. George Knibbs, in his 1928 book The Shadow of the World's Future, suggested that if global population reached 7.8 billion, there would have to be much more efficient use of its surface.

In the very distant future, technology could lead to much larger sustainable human populations if some people could eventually live off planet Earth.

Earth is our only home and we must find a way to live on it sustainably

In the few decades since humans first ventured out into space, our ambitions have jumped from simple stargazing to the living away from Earth and inhabiting other planets. Many eminent thinkers, including physicist Stephen Hawking, say colonising other worlds is critical for the ultimate survival of our species.

However, even though NASA's Kepler mission has discovered a large number of Earth-like planets, we do not know much about them and they are all very far beyond our reach. So a move to another planet does not offer an imminent answer to our problems.

For the foreseeable future, Earth is our only home and we must find a way to live on it sustainably. It seems clear that that requires scaling back our consumption, in particular a transition to low-carbon lifestyles, and improving the status of women worldwide. Only when we have done these things will we really be able to estimate how many people our planet can sustainably hold.


Obsessed With Finding Earth’s Twin

Photo illustration by Juliana Jiménez Jaramillo

“Mom, look,” I said, holding up nine sheets of construction paper that I had Scotch-taped together. On each page, I had drawn a made-up planet and listed its salient characteristics: tree-shaped algae, oceans of melted Play-Doh, quicksand surrounded by ice floes. A friendly alien inhabitant waved from the surface of each planet. I explained to my mother how each extraterrestrial’s body was uniquely suited to the conditions of its world (in my less-than-humble 7-year-old opinion).

Coincidentally, that same year, 1992, astronomers discovered the first planets outside the solar system. Alexander Wolszczan and Dale Frail found two giant, atmosphere-less worlds orbiting the pulsar B1257+12. The dead star, as dense as an atomic nucleus, bathed them in zombie radiation. Although those sorry planets are not friendly to life, they provided the first proof that our solar system is not the only solar system.

I knew nothing of this discovery, but for second-grade me, the existence of other worlds—and the species surely swinging from their algae trees, whatever those are—seemed as obvious a scientific conclusion as “people are happier on weekends.”

Twenty-two years later, we know of 1,852 more planets. Extrasolar solar systems dangle throughout the universe like archival and mismatched Christmas ornaments. Astronomers now estimate that our galaxy contains at least as many planets as stars—about 100 billion of them. We regularly find so many planets that we now talk about them in bouquets: 1,091 new candidates! Wait, here are 715 more! The idea that our solar system’s existence is unique feels hopelessly outdated, like thinking Earth has a sharp edge off which you can sail your ship.

Now that we know planets are normal, we are obsessed with finding out if Earth is normal, too. We can hardly bring ourselves to think of other solar systems except in terms of how they compare to our own. Do they have multiple planets, like ours does? Do they orbit in a plane? Are their Jupiter-size planets far away from the star, too? Reports of individual planets mostly appear when those planets are tantalizingly close to Earth’s size, Earth’s mass, or Earth’s “Goldilocks” distance from the sun, which allows the presence of liquid water. We want the universe to be a funhouse mirror, reflecting back a slightly warped—but recognizable—version of ourselves.

Throughout most of human history, the Gegenteil has been true. Humans used to run screaming from evidence that we were not special, not the center of the universe. We believed all other celestial objects orbited Earth. When Galileo proved that Earth orbits the sun, the rotating glass spheres we thought held the stars over our heads shattered, and they sliced into our minds. After a few centuries of suppression by the Catholic Church and some burnings at the stake, we eventually adjusted to the idea. But then Friedrich Bessel dethroned the sun, too, proving in the mid-1800s that it’s simply a close-up version of the constellations’ countless constituents.

The insults continued to mount. The sun is an unremarkable star. And our solar system doesn’t live in the galaxy’s cultural center, but in some godforsaken suburb of a spiral arm. Our Milky Way isn’t the whole universe but just one of at least 100 billion other galaxies, spread across tens of billions of light-years. Each decentralizing discovery disturbed Earthlings.

Every telescope named after a dead male astronomer, from Planck to Hubble to Chandra, tells the same story over and over with different details: Earth is just a speck in a no-comment cosmic neighborhood. (Add to that the indignity of discovering that humans were not formed by God’s hand in the Garden of Eden but are the products of billions of years of aimless evolution by natural selection.)

We have become so used to our cosmic marginalization that we’ve reached a philosophical turning point: What disturbs us now is to think Earth ist somehow special.

Modern astronomy actually relies on our mediocrity. There’s even a principle for it, conveniently known as Mediocrity Principle. It holds that nothing about our place in or experience of the universe is special the cosmos looks and behaves the same no matter where we point our telescopes.

According to the Mediocrity Principle, solar systems like ours abound. And now that NASA announces exoplanets in Costco-size variety packs, our collection of known planets contains more and more small orbs that might have solid surfaces and liquid H2O—in other words, worlds more and more like our own, in a habitable zone where life as we know it could exist.

But astronomers are obsessed with finding one that really is an “Earth-like planet” (aka “Earth 2.0,” “Earth analog,” or “Earth twin”). And the popularity of stories about the next almost-but-not-quite-Earth-like planet indicates that the public is invested, too.

Here’s why: Without a twin, we are special. We might be alone, and we are thrust back toward the philosophical center—a worldview that is so last century.

We tick off ever-more-Earth-like boxes as we get closer and closer without obtaining a cigar:

  • the first planet around a sun-like star (51 Peg b, found in 1995)
  • the first planet that is not a gas giant like Jupiter (CoRoT-7b, 2009)
  • the first not-a-gas-giant in the habitable zone (Kepler-22b, 2011)
  • the first Earth-size rocky planet (Kepler-78b, 2013)
  • and, most recently, the first Earth-size rocky planet in the habitable zone (Kepler-186f, 2014).

These are the discoveries that scientists and the press pluck from the grab bag of planets and put on individual display. The rest can stay statistics.

We seek Earth analogs because maybe someday we can rocket toward them with Matthew McConaughey, to start a new civilization after we turn actual-Earth into a hellscape with no icecaps. We seek them because Manifest Destiny, because curiosity, because science. Because the familiar comforts us and because we’re self-centered. But mostly, we crawl toward Earth’s twin—and its potential inhabitants—so we can breathe an oxygenated-atmosphere sigh of relief: We don’t have to crush the lens through which we view the universe.

The zeitgeist has caught up with scientific philosophy. Earthlings have made a huge cultural shift, from wanting to be the center of the universe to wanting, so badly, not to be anomalous and alone. Exoplanet astronomer Sarah Ballard of the University of Washington sums it up with a fortune cookie she once received: “ ‘Optimists believe we live in the best of worlds, and pessimists fear this is true.’ But the opposite is true for astrobiologists.” The time has come when the opposite also rings true for the rest of us.

In the past century, our conception of the universe has grown larger and stranger—full of dark matter, dark energy, and who knows what other dark things we don’t yet understand. The discovery of Earth 2.0—and perhaps its inhabitants—will transform a mostly invisible, ever-expanding, largely empty, and numbingly cold universe back into a cosmos we can connect with and draw on construction paper, rather than one at which we mostly marvel.


When Will We Finally Find a Truly Earth-Like Exoplanet?

There are many definitions of an Earth-like exoplanet. Some say it’s a planet that orbits a star at just the right distance for liquid water to exist on its surface. Some say it’s a rocky planet, like ours. But determining if an exoplanet is truly habitable requires actually figuring out what’s on the planet.

Currently, telescopes like the space-based Kepler (currently operating the K2 mission) can detect planets by the way they periodically dim the light coming from the star they orbit. Others, like the ground-based Very Large Telescope, have tools that can directly image exoplanets. Scientists are working on new telescopes that might be able to actually tell if these planets have life on them. They’re a while away, but astronomers can dream.

“We now stand on the threshold of the next era of discovery,” Yale astronomer Debra Fischer said at a press conference at the American Association for the Advancement of Science’s annual meeting in Austin, Texas. “This will take us from the discovery of the first worlds around other stars to the discovery of life on those planets.”

Earth really is incredible, if you think about it. Aki Roberge, research astrophysicist at NASA, explained to me that it’s the only planet we know of where the presence of life has altered the atmosphere’s chemistry. If another Earth-like planet existed somewhere in the universe, we might be able to spot it by looking for a biosignature —spectral lines from chemicals like methane, water vapor, oxygen, or other organic molecules indicative of life. The issue is that present-day planet hunting tools just find the planets, but can’t really characterize what kind of stuff is on them. Scientists don’t have a tool that can do that, yet.

NASA has proposed several new flagship missions, after the upcoming James Webb Space Telescope, that might be able to look for these biosignatures. These include LUVOIR (the Large UV Optical Infrared Surveyor) and HabEx (the Habitable Exoplanet Imaging Mission ).


A New Conceptual Mission Proposes to Study Earth Like an Exoplanet

A 2007 image from the APL-built STEREO B spacecraft of the Moon crossing in front of the Sun. In a similar way, a new conceptual study proposes to study not the Moon but the Earth as it transits our star in an effort to determine whether the transit method can really determine a planet&rsquos habitability.


An illustration of the transit method, which can detect the presence of an exoplanet by tracking the change in a star&rsquos brightness. Since 1999, this method has helped scientists discover thousands of exoplanets.

Credit: NASA Ames Research Center

Imagine Earth was a planet in another solar system. A blue-hued, water-covered, cloudy exoplanet that&rsquos light-years away and that our telescopes can best see when it passes in front of its Sun. Do you think we could tell if there is life there? Or that it&rsquos even habitable?

That&rsquos what a research team, led by the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, wants to uncover through a conceptual Earth Transit Observer mission, discussed this week during the virtual 2021 Lunar and Planetary Science Conference. The endeavor is not about confirming what everyone already knows (Earth is, in fact, habitable and inhabited) it&rsquos about proving whether the method researchers currently use to determine if a planet is habitable &mdash and that future telescopes such as NASA&rsquos James Webb Space Telescope will use &mdash actually works.

&ldquoExoplanet researchers are trying to do planetary science, biology and atmospheric science with really bad data relative to what those disciplines get to actually work with,&rdquo said APL exoplanet astronomer Laura Mayorga, a team member and lead author on an upcoming paper about the mission proposal in The Planetary Science Journal. &ldquoIt&rsquos not that our data is actually bad. It&rsquos just that we have to look for things in a sort of roundabout way.&rdquo

Finding habitable worlds like Earth requires being able to see the molecular indicators that life could be supported or present, such as signs of water, plus coexisting oxygen and methane. To do that, scientists have relied on the transit method, a technique used since 1999 that looks for the slight dip in a star&rsquos light as a planet passes in front of it. Molecules in the planet&rsquos atmosphere absorb certain frequencies of light from the star, which researchers back here on Earth can decipher based on the light that arrives.

But because stars produce a lot of light, those molecular signals are often tiny &mdash smaller than 20 parts per million, which is like trying to find 30 grains of sand in a 32-ounce bottle. &ldquoAnd heaven forbid if the planet doesn&rsquot have an atmosphere,&rdquo Mayorga said, laughing. &ldquoIf it&rsquos just an airless body, we&rsquoll never know. We&rsquoll just measure and measure and measure, and be like, ‘Why is it flat? I can&rsquot see anything!&rsquo&rdquo

Researchers try amplifying these miniscule signals by watching planets transit dozens of times, collecting spectrographic measurements with each pass. They then stack those measurements, which boosts the signal.

That method, though, could be problematic, Mayorga said, because it treats both the planet and star as static bodies, &ldquoand that&rsquos obviously not true.&rdquo

Changing seasons, shifting weather patterns and flowing ocean currents all affect Earth&rsquos atmosphere. And the Sun&rsquos activity can shift dramatically: Sometimes it&rsquos covered in spots and gives off powerful flares, and other times it&rsquos quiet and tranquil. Any of these variations could potentially lead to false detections of those critical molecules.

&ldquoIt all comes back to this problem that you need to know your stars as well as anticipate what your planet is going to look like,&rdquo Mayorga said. For the most part, scientists know none of those details at the outset. &ldquoIt&rsquos a very hard problem,&rdquo she said.

However, it&rsquos an issue that Mayorga and others believe could be addressed by a small mission to study Earth as it transits the Sun. The idea is to send a small satellite past a dynamically stable point about 930,000 miles (1.5 million kilometers) beyond Earth called Lagrange Point 2, roughly where the James Webb Space Telescope will eventually reside. There, the spacecraft can pass across the Earth-Sun line and watch as Earth transits the Sun, collecting data as if Earth were a potentially habitable exoplanet.

Because it&rsquos our own planet-star system, scientists can account for variations happening on Earth and at the Sun. &ldquoHere, we know exactly what Earth, its clouds and the Sun are doing,&rdquo Mayorga said. &ldquoCan we then connect that with the unresolved observations we normally make of exoplanets and test the method of stacking up low-signal observations? That&rsquos really where we want to go.&rdquo

The team, led by APL planetary geologist Noam Izenberg and APL astrophysicist Kevin Stevenson, proposed the idea last fall to NASA&rsquos Astrophysics Pioneers Program, which was set up in 2020 to fund low-cost astrophysics missions costing no more than $20 million. While the concept wasn&rsquot selected, the team plans to rebid a slightly refurbished form of the proposal later this year.

&ldquoThe solar system is the only place where we know all the right answers to things. We can test our techniques, figure out their limitations and make connections between the results,&rdquo Mayorga said. &ldquoThere&rsquos a small worry that if we never do this study, our models have to be good enough to somehow include all of that, and we&rsquore just not there yet.&rdquo