Deși Universul este imens, există lumi care sunt foarte asemănătoare cu Pământul. O exoplanetă la 580 de ani-lumină distanţă de a noastră ar putea avea anotimpuri ca cele de aici, de pe Terra. Aceste condiții ar putea crește șansele de viață în acea exoplanetă?
Primăvara, vara, toamna și iarna: anotimpurile Pământului se schimbă la fiecare câteva luni, aproximativ în aceeași perioadă în fiecare an. Este ușor să vezi acest ciclu aici, pe Pământ, dar nu toate planetele au o schimbare regulată a anotimpurilor. De ce Pământul are anotimpuri regulate și alte planete nu?
Se pare că modelul regulat al anotimpurilor Pământului este unic. Axa de rotație în jurul căreia se rotește Pământul, de-a lungul polilor nord și sud, nu este complet aliniată cu axa verticală perpendiculară pe orbita Pământului în jurul Soarelui. Această înclinare ușoară are implicații mari pentru orice, de la anotimp la ciclurile glaciare. Mărimea acestei înclinări poate chiar determina dacă o planetă este locuibilă pentru viață.
Când o planetă are o aliniere perfectă între axa pe care orbitează și axa de rotație, cantitatea de lumină solară pe care o primește este fixă ​​pe măsură ce orbitează Soarele, presupunând că forma sa orbitală este un cerc. Deoarece anotimpurile apar datorită variațiilor cantității de lumină solară care ajunge la suprafața planetei, o planetă perfect aliniată nu ar avea anotimpuri. Dar Pământul nu este perfect aliniat pe axa sa. Această mică nealiniere, numită oblicitate, este de aproximativ 23 de grade față de verticala Pământului. Astfel, emisfera nordică primește lumină solară mai intensă în timpul verii, când Soarele se află cel mai direct deasupra emisferei nordice. Apoi, pe măsură ce Pământul continuă să orbiteze în jurul Soarelui, cantitatea de lumină solară pe care o primește emisfera nordică scade treptat pe măsură ce se înclină departe de Soare. Acest lucru provoacă iarna.
Planetele care se rotesc pe axele lor și orbitează în jurul Soarelui arată ca niște vârfuri: se învârt și „se apleacă” datorită atracției gravitaționale a Soarelui. Când un vârf se învârte, poți vedea că nu rămâne perfect vertical și nemișcat. Dimpotrivă, poate începe să se încline ușor. Această înclinare este ceea ce astrofizicienii numesc precesie de spin. Din cauza acestor vibrații, oblicitatea Pământului nu este perfect fixată. Aceste mici variații de înclinare pot avea efecte mari asupra climei Pământului atunci când sunt combinate cu mici modificări ale formei orbitei Pământului. Balansarea înclinării și orice variații naturale ale formei orbitei Pământului pot modifica cantitatea și distribuția luminii solare care ajunge pe Pământ. Aceste mici schimbări contribuie la schimbări mari ale temperaturii planetei de-a lungul a mii sau sute de mii de ani. Acest lucru, la rândul său, poate provoca epoci de gheață și perioade de căldură.
Cum afectează variațiile oblicității anotimpurile planetei? O oblicitate scăzută, adică atunci când axa de rotație este aliniată cu orientarea planetei pe orbita sa în jurul Soarelui, face ca lumina solară să fie cea mai intensă la ecuator și rară în apropierea polului, ca pe Pământ. Pe de altă parte, o oblicitate mare – adică axa de rotație a planetei este orientată către sau departe de Soare – dă naștere la poli extrem de calzi sau reci. În același timp, ecuatorul se răcește, deoarece Soarele nu strălucește deasupra ecuatorului pe tot parcursul anului. Acest lucru are ca rezultat anotimpuri drastic variabile la latitudini mari și temperaturi scăzute la ecuator.
Când o planetă are o oblicitate mai mare de 54 de grade, ecuatorul ei devine înghețat, iar polul său se încălzește. Aceasta se numește zonare inversată și este opusul a ceea ce se întâmplă pe Pământ. Practic, dacă o oblicitate are variații mari și imprevizibile, variațiile sezoniere de pe planetă devin greu de prezis. O schimbare mare și dramatică a oblicității poate transforma întreaga planetă într-un bulgăre de zăpadă, unde totul este acoperit de gheață.
Cercetătorii au descoperit că Marte se clatină mai mult pe axa sa decât Pământul, chiar dacă ambele au aceeași înclinare, iar acest lucru are de-a face cu Luna care orbitează Pământul. Luna planetei noastre trage de axa de rotație a Pământului și o propulsează într-o precesie mai rapidă. Astfel, Luna stabilizează oblicitatea Pământului, iar Pământul nu se clatină pe axa sa la fel de mult ca Marte.
Mii de exoplanete, sau planete din afara sistemului nostru solar, au fost descoperite în ultimele decenii. Cercetătorii au vrut să înțeleagă cât de locuibile sunt aceste planete și dacă aceste exoplanete au și oblicități sau dacă au sateliţi pentru a le stabiliza ca Pământul. Pentru a înţelege acest lucru, s-au efectuat investigații asupra variațiilor axei de rotație a exoplanetelor. Exoplaneta Kepler-186f a fost prima planetă de dimensiunea Pământului descoperită într-o zonă locuibilă (o zonă din jurul unei stele în care poate exista apă lichidă pe suprafața planetei, iar viața poate să apară și să prospere).
Spre deosebire de Pământ, Kepler-186f este departe de celelalte planete din sistemul său solar. Drept urmare, aceste alte planete au doar un efect slab asupra orbitei și mișcării sale. Astfel, Kepler-186f are în general o oblicitate fixă, similară cu cea a Pământului. Chiar și fără o lună mare, nu are anotimpuri în schimbare sau imprevizibile precum Marte. Privind în perspectivă, mai multe cercetări asupra exoplanetelor îi vor ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă cum sunt anotimpurile pe marea diversitate de planete din Univers. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista „The Astronomical Journal”.