Дальняя жидкая вода также на планетах, не похожих на Землю?

Планеты с малой массой и первичными атмосферами из водорода и гелия могли иметь температуру и давление, которые позволили бы воде находиться в жидкой фазе. Наличие жидкой воды полезно для жизни, поэтому на этих планетах на протяжении миллиардов лет потенциально существовала экзотическая среда обитания. Источник: © (CC BY-NC-SA 4.0) – Тибо Роджер – Университет Берна – Университет Цюриха.

Жизнь на суше зародилась в океанах. В поисках жизни на других планетах возможность жидкой воды является ключевым элементом. Чтобы найти его, ученые традиционно искали планеты, похожие на нашу. Однако долговременная жидкая вода не обязательно должна находиться в таких же условиях, как на Земле. Исследователи из Университета Берна и Университета Цюриха, которые являются членами Национального центра компетенций в области исследований (NCCR) PlanetS, пишут в исследовании, опубликованном в журнале. естественная астрономияМиллиарды лет такие благоприятные условия могут сохраняться на планетах, совсем не похожих на нашу родную планету.

примитивные теплицы

«Одной из причин, по которой вода на Земле является жидкостью, является ее атмосфера», — объясняет соавтор исследования Равит Хеллед, профессор теоретической астрофизики в Цюрихском университете и член NCCR PlanetS. «Благодаря своему естественному парниковому эффекту он улавливает нужное количество тепла, чтобы создать правильные условия для океанов, рек и дождя», — говорит исследователь.

Атмосфера Земли была очень разной в ее древней истории. Хелд отмечает, что «когда планета впервые сформировалась из космического газа и пыли, она собрала атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия — так называемую первичную атмосферу». Но в ходе своей эволюции Земля потеряла эту первозданную атмосферу.

الماء السائل طويل المدى أيضًا على الكواكب غير الشبيهة بالأرض؟

Продолжительность состояния планетарной жидкой воды в широком диапазоне больших полуосей (от 1 до 100 а.е.) и масс мантии (10−1,8 до 10−6М). Планеты получают инсоляцию на основе эволюции светимости солнцеподобной звезды. асосновные массы 1,5 (а), 3 (Б) и 8 М (с). Общее время разработки 8 передач. Цвет точки сетки указывает, как долго поверхностное давление и постоянные температуры позволяли жидкой воде, тlqw. Они варьируются от 10 млн лет (фиолетовый) до более 5 млн лет (желтый). Серые кресты соответствуют случаям, когда нет условий жидкой воды продолжительностью более 10 млн лет. Атмосферные потери в этом моделировании не учитываются. докторрезультаты для планет с базовой массой 3 М, но включая ограничение, что температура поверхности должна оставаться в пределах от 270 до 400 К. Каждая доска имеет «непривязанное» состояние, в котором расстояние установлено на 10.6а.е. и солнечной инсоляции стали пренебрегать. ему приписывается: естественная астрономия (2022). DOI: 10.1038 / s41550-022-01699-8

Другие, более массивные планеты могут иметь гораздо более крупные первичные атмосферы, которые в некоторых случаях могут удерживать их неопределенно долгое время. “Такие массивные первичные атмосферы также могут иметь эффект глобального потепления – так же, как сегодняшняя атмосфера Земли. Поэтому мы хотели посмотреть, могут ли эти атмосферы помочь создать условия для жидкой воды”, – говорит Хелд.

Жидкая вода на миллиарды лет

Для этого команда всесторонне смоделировала бесчисленное количество планет и смоделировала их эволюцию в течение миллиардов лет. Они учитывали не только свойства атмосфер планет, но и интенсивность излучения собственных звезд, а также внутреннее тепло планет, излучаемое наружу. Хотя эта геотермальная температура присутствует на Земле, она играет лишь второстепенную роль по сравнению с условиями на поверхности и может еще больше способствовать планетам с массивной первичной атмосферой.

«Мы обнаружили, что во многих случаях первичные атмосферы были потеряны из-за интенсивного излучения звезд, особенно на планетах, близких к своей звезде. Но в тех случаях, когда атмосферы остаются, могут возникнуть подходящие условия для жидкой воды», — сообщает Марит Молл-Лосс. , к.т.н. Студентка и ведущий автор исследования. По словам исследователя из Университета Берна и Университета Цюриха, «в случаях, когда достаточное количество геотермального тепла достигает поверхности, излучение звезды, такой как Солнце, не является необходимым до тех пор, пока на поверхности не преобладают условия, допускающие присутствие жидкости». вода.”

«Возможно, самое главное, наши результаты показывают, что эти условия могут сохраняться в течение очень длительных периодов — до десятков миллиардов лет», — отмечает исследователь, который также является членом NCCR PlanetS.

Дальняя жидкая вода также на планетах, не похожих на Землю?

Планеты с примитивными атмосферами из водорода и гелия демонстрируют широкий спектр условий, которые позволяют существовать жидкой воде. Источник: © (CC BY-NC-SA 4.0) – Тибо Роджер – Университет Берна – Университет Цюриха.

Расширение поиска внеземной жизни

«Для многих это может стать неожиданностью. Астрономы обычно ожидают, что жидкая вода находится в областях вокруг звезд, которые получают нужное количество радиации: не слишком много, чтобы вода не испарялась, и не слишком мало, поэтому изучайте совместно. Автор Кристоф Мордасини, профессор астрофизики-теоретики Бернского университета и член NCCR PlanetS, говорит, что материя не полностью заморожена.

«Поскольку наличие жидкой воды является возможной предпосылкой для жизни, и, возможно, потребовались миллионы лет, чтобы жизнь появилась на Земле, это может значительно расширить горизонт поиска инопланетных форм жизни. Судя по нашим результатам, они могли появиться на так называемых свободно плавающих планетах, которые не вращаются вокруг звезды», — говорит Мордасини.

الماء السائل طويل المدى أيضًا على الكواكب غير الشبيهة بالأرض؟

Продолжительность состояния жидкой воды на рыхлых планетах. Планеты моделируются с различными массами основания и оболочки. Цвета точек сетки показывают, как долго на поверхности сохраняется постоянное давление и температура, допускающие жидкую воду, tclqw. Самый длинный смоделированный период составил 84 миллиарда лет за 10 лет. М базовый и 0,01М Обстоятельство. Если бы планеты с первичной атмосферой могли содержать жидкую воду, продолжительность жизни на несвязанных планетах могла бы быть намного больше, потому что внутренний источник тепла мог бы развиваться медленнее, чем звезда-хозяин. Контурные линии указывают на начало состояния жидкой воды для планет стlqw>100 мер. ему приписывается:естественная астрономия (2022). DOI: 10.1038 / s41550-022-01699-8

Тем не менее, исследователь остается осторожным: «Хотя наши результаты впечатляют, их следует принимать во внимание с осторожностью. Чтобы на этих планетах долгое время была жидкая вода, на них должно быть достаточно атмосферы. Мы не знаем, как это сделать». это обычное дело».

«И даже при правильных условиях неясно, насколько вероятно возникновение жизни в такой потенциально инопланетной среде обитания. Это вопрос к астробиологам. Однако своей работой мы показали, что наша ориентированная на Землю идея планета может быть слишком узкой», — заключает Мордасини.


Как на обитаемость экзопланет влияют их камни?


Дополнительная информация:
Марит Мол Лус, Долговременные обитаемые условия на планетах с первичными водородно-гелиевыми атмосферами,естественная астрономия (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8. www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8

Предоставлено Бернским университетом.

цитата: Долгоживущая жидкая вода также на планетах, не похожих на Землю? (2022, 27 июня). Получено 27 июня 2022 г. с https://phys.org/news/2022-06-long-term-l Liquid-non-earth-like-planets.html.

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на добросовестное использование в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Leave a Comment