Инопланетные миры, сильно отличающиеся от Земли, могут быть обитаемыми в течение миллиардов лет

Наш план обитаемости экзопланет — это всего лишь один мир во всей вселенной: Земля. Наш дом — единственная планета, на которой с уверенностью зародилась жизнь.

Но условия для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, могут не ограничиваться планетами земного типа, и теперь ученые определили один тип экзопланет, который может быть пригоден для жизни в течение миллиардов лет.

Ключом является долговечная жидкая вода. Здесь, на Земле, наличие жидкой воды было жизненно важным для возникновения жизни. В более широком смысле экзопланеты, способные удерживать жидкую воду, могут иметь больше шансов на развитие жизни, как мы ее понимаем в настоящее время.

Новое исследование, проведенное астрономом Марит Моле Лос из Цюрихского университета в Швейцарии, пришло к выводу, что хорошая плотная атмосфера из водорода и гелия действительно может поддерживать температуру и условия, подходящие для жизни, в течение очень долгого времени.

«Одна из причин, по которой вода на Земле является жидкостью, связана с ее атмосферой», — говорит астрофизик-теоретик Равитт Хелд из Цюрихского университета в Швейцарии.

«Благодаря своему естественному парниковому эффекту он улавливает нужное количество тепла, чтобы создать правильные условия для океанов, рек и дождя».

Однако атмосфера Земли не всегда была такой, какой она является сегодня. Теперь это в основном азот, за которым следует кислород и лишь следовые количества водорода и гелия.

Когда планета была вновь сформирована, у нее была так называемая первичная атмосфера, которая состояла в основном из водорода и гелия: основных компонентов облака пыли и газа, из которых сформировались Солнце и Солнечная система.

Земля потеряла свою первичную атмосферу очень рано, вероятно, в результате нескольких процессов, включая облучение очень горячим солнцем и метеоритную бомбардировку.

Но вполне возможно, что экзопланета-суперземля — более массивная, чем Земля, но менее массивная, чем Нептун — сможет сохранять свою первичную атмосферу намного дольше, чем Земля.

«Такие массивные первичные атмосферы также могут иметь эффект глобального потепления — так же, как сегодняшняя атмосфера Земли», — объясняет Хелд. «Поэтому мы хотели посмотреть, могут ли эти атмосферы помочь создать необходимые условия для жидкой воды».

Чтобы провести это исследование, команда обратилась к моделированию, моделируя экзопланеты с различной базовой массой, массой атмосферы и орбитальным расстоянием от их звезд-хозяев, которые команда сформулировала как похожие на Солнце.

Их результаты показали, что экзопланеты с толстой первичной атмосферой уже могут быть достаточно теплыми, чтобы поддерживать присутствие жидкой воды до 10 миллиардов лет.

Вот как может выглядеть одна из этих экзопланет. (Тебот Роджер/Бернский университет/Цюрихский университет)

Но есть предостережения. Чтобы избежать интенсивного звездного излучения, которое могло бы лишить первичную атмосферу, экзопланета должна была находиться на значительном расстоянии от звезды — примерно в два раза большем, чем расстояние Земли от Солнца. Для Солнечной системы это так далеко от Солнца, что любая вода на поверхности планеты, скорее всего, замерзнет.

Но солнце — не единственный источник нагрева планеты; Некоторые миры, включая Землю, могут генерировать собственное тепло. Это может быть связано с рядом путей, таких как геотермальные процессы и присутствие радиоактивных элементов, которые выделяют тепло при разложении.

Следовательно, если бы экзопланета на таком расстоянии от звезды-хозяина имела первичную атмосферу и достаточное внутреннее отопление, чтобы сохранять тепло, условия для присутствия жидкой воды на поверхности были бы соблюдены, говорят исследователи.

«Для многих это может стать неожиданностью», — говорит астрофизик-теоретик Кристоф Мордасини из Бернского университета.

«Астрономы обычно ожидают, что жидкая вода появится в областях вокруг звезд, которые получают нужное количество радиации: не слишком много, чтобы вода не испарялась, и не так мало, чтобы она не замерзла полностью.

«Поскольку наличие жидкой воды является возможной предпосылкой для жизни, а на появление жизни на Земле могли уйти миллионы лет, это могло бы значительно расширить горизонт поиска инопланетных форм жизни. Судя по нашим результатам, они могли появиться на так называемые свободно плавающие планеты, которые не вращаются вокруг звезды».

Эта модель внутреннего нагрева гипотетически может поддерживать жизнь в мирах с плотными ледяными оболочками, таких как спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа, экзопланеты-изгои, свободно дрейфующие по галактике.

Для командной модели требуется множество элементов, чтобы их можно было поставить точно в нужное место в нужное время. Это не невозможно — в конце концов, Земля существует, как и все живое на ней, — но это может даваться нелегко.

«Хотя наши результаты впечатляют, их следует принимать во внимание с долей скептицизма. Чтобы на таких планетах долгое время была жидкая вода, на них должно быть достаточно атмосферы. Мы не знаем, насколько это распространено, — говорит Мордасини.

«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».

Поиск был опубликован в естественная астрономия.

Leave a Comment