Какой рецепт для живой планеты? Астрономы не уверены - мы не нашли ничего, кроме Земли.
Но у нас есть некоторые образованные предположения: для жизни, вероятно, нужны вода, углерод и достаточно света и тепла, чтобы привести мир в действие, не сжигая его до хрустящей корочки. Гравитация не должна быть слишком высокой, и атмосфера тоже не повредит. Но новое исследование предлагает еще один важный ингредиент: сильные удары астероидов и комет, в нужных количествах.
Когда крупный объект сталкивается с планетой, происходят две вещи: материал от объекта добавляется к массе планеты, и часть атмосферы вокруг зоны удара запускается в космос, сказал Марк Уайетт, астроном Кембриджского университета и ведущий Автор новой статьи. При действительно гигантских ударах, подобных тому, который сформировал луну Земли, некоторая атмосфера загружается и с дальнего края планеты, что означает, что немного больше теряется. Но это не означает, что домашний мир подражателей должен полностью пропустить воздействие. Если планета должна создать условия, которые считаются необходимыми для жизни, лучше всего относиться к средней категории планет, которые поглощают множество основных воздействий - но не настолько, чтобы они теряли свою атмосферу.
Это потому, что планеты почти наверняка нуждаются в "летучих веществах" в своих атмосферах, чтобы прорасти в жизнь, сказал Уайатт Live Science. Летучие вещества - это химические вещества, такие как вода и углекислый газ, которые могут кипеть при низких температурах. Вся жизнь, о которой мы знаем, зависит от воды и углерода для поддержания себя на базовом химическом уровне, и ученые считают, что свойства этих химикатов делают их необходимыми для возникновения жизни в любой точке вселенной.
Но не все планеты начинают с необходимой концентрации летучих веществ. В начале жизни звезды это намного ярче. И этот дополнительный блеск достаточно горячий, чтобы испечь всю рыхлую пыль в регионе, который впоследствии станет пригодной для жизни зоной звезды - не слишком горячей и не слишком холодной. Эти высокие ранние температуры, вероятно, удаляют воду и другие летучие вещества из пыли, которая в конечном итоге станет обитаемой планетой. Таким образом, после того, как планеты сформировались и звезда остыла, эти скалистые шары должны получить свои летучие вещества где-то еще в солнечной системе. Другими словами, они должны врезаться в кучу больших бездомных объектов.
Исследователи обнаружили, что лучшими кандидатами для доставки летучих веществ, не удаляя и не стерилизуя атмосферу планеты, являются объекты среднего размера. Авторы обнаружили, что воздействия астероидов и комет шириной от 60 футов (20 метров) до 3300 футов (1 километр) очень эффективны при доставке летучих веществ и будут увеличивать в атмосфере больше, чем вычитать. Большие астероиды, примерно от 1 до 12 миль (2-20 км) в поперечнике, будут стремиться лишить больше атмосферы, чем они добавляют.
Авторы обнаружили, что такие гигантские удары, как то, что образовало земную луну, не связывают вас с этой историей так часто, как можно было бы ожидать. Такие события довольно редки, и, хотя они могут изменить состав атмосферы, они не удалят ее полностью.
Один из важных уроков из этой статьи заключается в том, что маленькие звезды класса «М» - наиболее распространенная категория звезд, слишком тусклые, чтобы невооруженным глазом видеть многих из них - красные карлики, - вероятно, плохие кандидаты на жизнь, писали авторы. Это важно, потому что вокруг таких звезд появилось множество потенциально обитаемых экзопланет.
«Для М-звезд их низкая светимость означает, что обитаемая зона гораздо ближе к звезде, чем для звезды, подобной солнцу», - сказал Уайетт.
Чтобы получить достаточно света, планета, похожая на Землю, вращающаяся вокруг звезды класса М, возможно, должна быть так же близко к этой звезде, как Меркурий к нашему Солнцу.
И это становится хуже. Прямо рядом с небольшой звездой малой массы астероиды и кометы летают с гораздо более высокими скоростями и более резко врезаются в планеты.
«Удары с более высокой скоростью гораздо эффективнее удаляют атмосферу», - сказал Уайетт.
Это плохие новости для жизни в М мирах. И это не единственный фактор, который делает жизнь М-мира маловероятной.
«Существует ряд причин, по которым обитаемые планеты, вращающиеся вокруг M-карликов, могут не иметь атмосферы, включая отрыв от звездных ветров и от того, что планеты находятся гораздо ближе к своей принимающей звезде», - сказала Сара Ругхаймер, эксперт по атмосферам экзопланет в Университете Оксфорд, который не принимал участия в этом исследовании.
Так есть ли надежда на жизнь в М мирах?
«Я думаю, что в конечном итоге мы ответим на этот вопрос наблюдательно вскоре после его запуска: есть ли атмосферы у обитаемых планет, вращающихся вокруг M-карликов?» Ругеймер сказал. «Мы знаем, что у немного более горячих и больших планет, вращающихся вокруг M-карликов, действительно есть толстые атмосферы. Но этот вопрос все еще остается для обитаемых планет: могут ли они сохранить достаточно тонкую атмосферу, что-то вроде Земли, а не Венеры?»
Авторы подчеркивают в статье, что многие их выводы основаны на неопределенности: где образуется жизнь? Насколько другие звездные системы похожи на нашу солнечную систему?
Эдвин Бергин, эксперт по формированию планет и воде в Мичиганском университете, который не принимал участия в этом исследовании, согласился с авторами, что в расчетах этой статьи есть то, что он назвал «существенными осложнениями».
«Но общие тенденции, которые они представляют, довольно интересны и могут быть важны», - сказал он.
Он указал на свою собственную работу, которая предполагает, что Земля начинала с более густой, богатой азотом атмосферы, но потеряла большую часть из-за ударов. Авторы этой новой статьи предположили в своей модели, что удары комет и астероидов могли сформировать атмосферу Земли, Марса и Венеры.
Исследователи сказали, что в будущем еще многое предстоит узнать о том, как эта работа может объяснить нашу собственную солнечную систему, в частности, роль гигантских воздействий здесь. Эта статья еще не была опубликована в рецензируемом журнале и доступна на сервере препринтов arXiv.
