На скольких планетах Млечного Пути есть жизнь: ученые дали ответ

воскресенье, 10 декабря 2023, 01:12

Астрономам известно около 60 скалистых экзопланет, вращающихся в обитаемых зонах своих звезд и когда они пытаются определить, насколько обитаемыми могут быть эти небесные тела, обнаружение воды в их атмосферах играет огромную роль.

Ресурс universetoday пишет, что исследователи разрабатывают способ моделирования этих миров, чтобы определить, сколько в них воды.

Читайте: Космический аппарат NASA Psyche сделал первые снимки на пути к "железному" астероиду

Для обитания, вероятно, необходимы поверхностные воды, но обнаружить ее практически невозможно. Мощнейший космический телескоп Джеймса Уэбба не может исследовать атмосферу каждой экзопланеты, поскольку некоторые из них находятся за пределами его досягаемости.

Однако группа исследователей использует то, что мы знаем об экзопланетах, приливном и радиогенном нагреве, чтобы попытаться определить, на каких экзопланетах могут быть океаны — на поверхности или под поверхностью.

Одним из препятствий, с которыми сталкиваются ученые, является распространение звезд М-карликов или красных карликов. Половина звезд Млечного Пути могут быть красными карликами, и именно здесь обнаружено большинство каменистых планет в обитаемых зонах. Но красные карлики демонстрируют значительные вспышки, и иногда эти вспышки намного мощнее, чем те, которые производит наше Солнце. Это означает, что экзопланеты в их обитаемых зонах могут быть лишены атмосферы мощной вспышкой красного карлика. И как только атмосфера исчезнет, за ней обязательно последуют поверхностные воды.

В этих случаях на планете все еще может поддерживаться жизнь даже без атмосферы. Вполне возможно, что на каменистых планетах в обитаемых зонах красных карликов много воды, но не на поверхности. Они могли бы быть больше похожи на океанские спутники нашей Солнечной системы Европу, Энцелад и другие. На них достаточно воды, в некоторых случаях больше, чем на Земле. Но у них нет поверхностных вод, а есть только чрезвычайно разреженная атмосфера.

Поэтому важно изучить другие возможные способы изучения обитаемости экзопланет, не зависящие от наличия атмосферы, — объясняют исследователи.

Ученые смоделировали внутренности 28 скалистых экзопланет, предполагая четыре разных слоя — железное ядро, каменную мантию, слой льда под высоким давлением и поверхностный слой льда/воды.

Помимо структуры планеты, ее тепловой баланс играет большую роль в содержании в ней жидкой воды. Есть два способа, которыми планета может генерировать тепло. Одним из них является радиогенное тепло, возникающее в результате радиоактивного распада изотопов урана, тория и калия в мантии и коре планеты. Другой — приливный нагрев, который возникает из-за трения, создаваемого орбитой и вращением планеты. Исследователи включили вероятные количества и того, и другого в свою модель.

Некоторые из планет в исследовании хорошо известны. К примеру, Проксима Центавра b — ближайшая к Земле экзопланета, что делает ее объектом интенсивных исследований.

Основываясь на массе и радиусе каждой планеты, исследователи определили массовую долю воды для каждой из 28 планет. В результате моделирования был получен диапазон массовых долей воды для каждой планеты.

Исследователи обнаружили, что все 28 планет в их выборке могут иметь глобальную ледяную или водную поверхность. Некоторым из них даже не нужна атмосфера.

На этом рисунке показано распределение полученных внутренних структур в разных диапазонах массовой доли H2O для каждой из 28 скалистых экзопланет. Обратите внимание, что верхняя и нижняя панели имеют разные процентные приращения: 3% для верхней и 6% для нижней. Например, Кеплер 62 f, 452 b и 442 b могут быть водными мирами.

Результаты показывают, что все эти планеты могут иметь достаточно большую массовую долю H2O, чтобы иметь глобальные поверхности льда и воды", — отмечают исследователи. Планеты с температурой поверхности выше точки плавления льда и большой долей массы воды могут иметь глобальные океаны независимо от наличия атмосферы.

Согласно исследованию, на планетах с температурой поверхности ниже точки плавления все еще может быть вода, но она будет покрыта льдом.

Среди интригующих результатов исследования — планеты TRAPPIST-1. Все смоделированные планеты TRAPPIST-1, скорее всего, будут иметь протяженные слои H2O, — объясняют авторы, добавляя, что для оценки обитаемости необходимо определить природу этих слоев.

Три планеты TRAPPIST-1 — TRAPPIST-1e, f и g — обитают в так называемой обитаемой зоне своей звезды. Исследование пришло к выводу, что эти три планеты также, вероятно, имеют расширенные слои H2O.

На некоторых из 28 планет так много воды, что они могут быть планетами-океанами. В этих случаях водяной пар может обеспечить достаточное атмосферное давление для сохранения поверхностных океанов. "Наши результаты показывают, что Kepler-62 f, Kepler-452 b и Kepler-442 b могут принадлежать к классу океанических планет", отмечают исследователи.

Однако у исследования есть некоторые слабые места. Во-первых, наше понимание радиогенного нагрева на мирах в других солнечных системах основано на обобщении нашей Солнечной системы. На каменистых планетах других солнечных систем может быть гораздо больше или гораздо меньше радиогенных элементов.

Приливный нагрев также неопределенен. Он сильно зависит от эксцентриситета планетарной орбиты, который меняется в ходе эволюции планеты. Планеты на эксцентрических орбитах испытывают приливный нагрев. Но планеты, близкие к своим звездам, в конечном итоге движутся по круговым орбитам, что может устранить этот источник тепла.

"Подповерхностные океаны могут быть отличным местом для развития жизни", — заключают авторы.

Ранее мы рассказывали о том, что ученые обнаружили новые планеты, на которых может быть жизнь.