Инопланетные миры, сильно отличающиеся от Земли, могут быть пригодными для жизни в течение миллиардов лет

Наш план обитаемости экзопланет – это всего лишь один мир во всем космосе: Земля. Наш дом — единственная планета, на которой, как мы знаем наверняка, зародилась жизнь.

Но условия для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, могут не ограничиваться планетами, подобными Земле, и теперь ученые определили один из видов экзопланет, которые могли бы иметь пригодные для жизни условия в течение миллиардов лет.

Ключ в жидкой воде, которая сохраняется в течение длительного времени. Здесь, на Земле, наличие жидкой воды было жизненно необходимо для возникновения жизни. В более широком смысле экзопланеты, способные удерживать жидкую воду, могут иметь больше шансов на развитие жизни в том виде, в каком мы ее понимаем в настоящее время.

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

«Одной из причин того, что вода на Земле может быть жидкой, является ее атмосфера», — говорит астрофизик-теоретик Равит Хеллед из Цюрихского университета в Швейцарии.

«Благодаря своему естественному парниковому эффекту он улавливает ровно столько тепла, сколько необходимо для создания правильных условий для океанов, рек и дождя».

Однако атмосфера Земли не всегда выглядела так, как сегодня. Теперь это в основном азот, за которым следует кислород, с незначительными количествами водорода и гелия.

Когда планета была только что сформирована, у нее была так называемая первичная атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия: основные составляющие облака пыли и газа, из которых сформировались Солнце и Солнечная система.

Земля довольно рано потеряла свою первичную атмосферу, вероятно, в результате нескольких процессов, включая облучение очень горячей молодой Солнце и метеоритная бомбардировка.

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 вызывать парниковый эффект — почти как сегодняшняя атмосфера Земли», — объясняет Хеллед. «Поэтому мы хотели выяснить, могут ли эти атмосферы помочь создать необходимые условия для жидкой воды».

Чтобы провести это исследование, команда обратилась к моделированию, моделируя экзопланеты с различной массой ядра, массой атмосферы, и орбитальные расстояния от своих родительских звезд, которые команда смоделировала как солнцеподобные.

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

Вот как может выглядеть одна из этих экзопланет. (Тибо Роджер/Университет Берна/Университет Цюриха)

Но есть оговорки. Чтобы избежать интенсивного звездного излучения, которое может лишить первичную атмосферу, экзопланета должна находиться на достаточном расстоянии от звезды — примерно в два раза больше, чем расстояние Земли от Солнца. Для Солнечной системы это так далеко от Солнца, что любая вода на поверхности планеты, вероятно, замерзнет.

Но Солнце — не единственный источник тепла, которым может пользоваться планета; некоторые миры, включая Землю, могут генерировать собственное тепло. Это может происходить по ряду причин, таких как геотермальные процессы и присутствие радиоактивных элементов, выделяющих тепло при распаде.

Итак, если экзопланета-суперземля на таком расстоянии от своей звезды-хозяина как первичная атмосфера, так и достаточное внутреннее отопление, чтобы согреться, тогда условия для жидкой воды на поверхности будут соблюдены, говорят исследователи.

«>

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

«Поскольку наличие жидкой воды является вероятным условием для жизни, а жизнь, вероятно, возникла на Земле в течение многих миллионов лет, это может значительно расширить горизонт поиска инопланетных форм жизни. Основываясь на наших результатах, она может появиться даже на так называемых свободно плавающих планетах, которые не вращаются вокруг звезды».

Эта модель внутреннего нагрева гипотетически может поддерживать жизнь на мирах с толстой ледяной оболочкой, таких как Спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа, а также спутники, вращающиеся вокруг экзопланет-изгоев, дрейфующих без причала по всей галактике.

Для модели команды требуется, чтобы множество элементов находились точно в нужном месте в нужное время. Это не так. невозможно — в конце концов, Земля существует, как и вся жизнь на ней, — но это может произойти не сразу.

«Хотя наши результаты впечатляют, к ним следует относиться с долей скептицизма. Чтобы на таких планетах долгое время была жидкая вода, на них должно быть достаточное количество атмосферы. Мы не знаем, насколько это распространено», — говорит Мордасини.

«И даже при правильных условиях неясно, насколько вероятно появление жизни в такой экзотической потенциальной среде обитания. Это вопрос к астробиологам. Тем не менее, нашей работой мы показали, что наше ориентированное на Землю представление о пригодной для жизни планете может быть слишком узким».

Исследование опубликовано в Nature Astronomy..

р>