На скількох планетах Чумацького Шляху є життя: вчені дали відповідь

Неділя, 10 грудня 2023, 01:12

Астрономам відомо близько 60 скелястих екзопланет, що обертаються в населених зонах своїх зірок і коли вони намагаються визначити, наскільки населеними можуть бути ці небесні тіла, виявлення води в їх атмосферах відіграє величезну роль.

Ресурс universetoday пише, що дослідники розробляють спосіб моделювання цих світів, щоб визначити, скільки в них води.

Читайте: Космічний апарат NASA Psyche зробив перші знімки на шляху до "залізного" астероїда

Для проживання, ймовірно, потрібні поверхневі води, але виявити їх практично неможливо. Найпотужніший космічний телескоп Джеймса Вебба не може досліджувати атмосферу кожної екзопланети, оскільки деякі з них знаходяться поза її досяжністю.

Проте група дослідників використовує те, що ми знаємо про екзопланети, приливне та радіогенне нагрівання, щоб спробувати визначити, на яких екзопланетах можуть бути океани — на поверхні або під поверхнею.

Однією з перешкод, з якими стикаються вчені, є поширення зірок М-карликів або ж червоних карликів. Половина зірок Чумацького Шляху може бути червоними карликами, і саме тут виявлено більшість кам'янистих планет у зонах. Але червоні карлики демонструють значні спалахи, і іноді ці спалахи є набагато потужнішими, ніж ті, які виробляє наше Сонце. Це означає, що екзопланети в їх населених зонах можуть бути позбавлені атмосфери потужним спалахом червоного карлика. І як тільки атмосфера зникне, за нею обов'язково підуть поверхневі води.

У цих випадках на планеті все ще може підтримуватись життя навіть без атмосфери. Цілком можливо, що на кам'янистих планетах в зонах червоних карликів багато води, але не на поверхні. Вони могли б бути більш схожими на океанські супутники нашої Сонячної системи Європи, Енцеладу та інші. Там достатньо води, у деяких випадках більше, ніж на Землі. Але вони не мають поверхневих вод, натомість є лише надзвичайно розріджена атмосфера.

Тому важливо вивчити інші можливі способи вивчення житла екзопланет, які не залежать від наявності атмосфери, — пояснюють дослідники.

Вчені змоделювали нутрощі 28 скелястих екзопланет, передбачаючи чотири різні шари — залізне ядро, кам'яну мантію, шар льоду під високим тиском та поверхневий шар льоду/води.

Крім структури планети, її тепловий баланс відіграє велику роль у вмісті в ній рідкої води. Існують два способи, якими планета може генерувати тепло. Одним із них є радіогенне тепло, що виникає в результаті радіоактивного розпаду ізотопів урану, торію та калію в мантії та корі планети. Інший — приливне нагрівання, яке виникає через тертя, що створюється орбітою та обертанням планети. Дослідники включили можливі кількості і того, й іншого у свою модель.

Деякі з планет у дослідженні добре відомі. Наприклад, Проксима Центавра b - найближча до Землі екзопланета, що робить її об'єктом інтенсивних досліджень.

Ґрунтуючись на масі та радіусі кожної планети, дослідники визначили масову частку води для кожної з 28 планет. В результаті моделювання було отримано діапазон масових часток води для кожної планети.

Дослідники виявили, що всі 28 планет у їхній вибірці можуть мати глобальну крижану або водну поверхню. Деяким навіть не потрібна атмосфера.

На цьому малюнку показано розподіл отриманих внутрішніх структур у різних діапазонах масової частки H2O для кожної з 28 скелястих екзопланет. Зверніть увагу, що верхня та нижня панелі мають різні відсоткові збільшення: 3% для верхньої та 6% для нижньої. Наприклад, Кеплер 62 f, 452 b та 442 b можуть бути водними світами.

Результати показують, що всі ці планети можуть мати досить велику масову частку H2O, щоб мати глобальні поверхні льоду та води, - зазначають дослідники. Планети з температурою поверхні вище за точку плавлення льоду і великою часткою маси води можуть мати глобальні океани незалежно від наявності атмосфери.

Згідно з дослідженням, на планетах з температурою поверхні нижче за точку плавлення все ще може бути вода, але вона буде покрита льодом.

Серед результатів дослідження, що інтригують, — планети TRAPPIST-1. Усі змодельовані планети TRAPPIST-1, швидше за все, матимуть протяжні шари H2O, — пояснюють автори, додаючи, що для оцінки життєдіяльності необхідно визначити природу цих шарів.

Три планети TRAPPIST-1 — TRAPPIST-1e, f і g — існують у так званій зоні своєї зірки. Дослідження дійшло висновку, що ці три планети також, ймовірно, мають розширені шари H2O.

На деяких із 28 планет так багато води, що вони можуть бути планетами-океанами. У цих випадках водяна пара може забезпечити достатній атмосферний тиск для збереження поверхневих океанів. "Наші результати показують, що Kepler-62f, Kepler-452b та Kepler-442b можуть належати до класу океанічних планет", - відзначають дослідники.

Проте дослідження має деякі слабкі місця. По-перше, наше розуміння радіогенного нагріву на світах в інших сонячних системах ґрунтується на узагальненні нашої Сонячної системи. На кам'янистих планетах інших сонячних систем може бути набагато більше або менше радіогенних елементів.

Приливне нагрівання також невизначене. Він залежить від ексцентриситету планетарної орбіти, який змінюється під час еволюції планети. Планети на ексцентричних орбітах зазнають приливного нагрівання. Але планети, близькі до своїх зірок, зрештою рухаються круговими орбітами, що може усунути це джерело тепла.

"Підповерхневі океани можуть бути відмінним місцем для розвитку життя", - резюмують автори.

Раніше ми розповідали про те, що вчені виявили нові планети, на яких може бути життя.