В последние десятилетия астрономы обнаружили много планет, которые, по их мнению, имеют «земную» природу, что означает, что они кажутся земными (то есть скалистыми) и вращаются вокруг своих звезд на правильном расстоянии, чтобы поддерживать существование жидкой воды на их поверхностях. , К сожалению, недавние исследования показали, что многие из этих планет на самом деле могут быть «водными мирами», где вода составляет значительную часть массы планеты.
Для научного сообщества это, похоже, указывает на то, что эти миры не могут оставаться обитаемыми очень долго, поскольку они не смогут поддерживать круговорот минералов и газов, который поддерживает стабильный климат на Земле. Однако, согласно новому исследованию группы исследователей из Университета Чикаго и Университета штата Пенсильвания, эти «водные миры» могли бы быть более обитаемыми, чем мы думаем.
Их исследование под названием «Обитаемость водных миров экзопланет» недавно появилось в Астрофизический Журнал, Исследование было проведено Эдвином С. Кайтом, доцентом кафедры геофизических наук Чикагского университета; и Эрик Б. Форд, профессор Центра экзопланет и обитаемых миров Университета штата Пенсильвания, Института кибернауки и Исследовательского центра астробиологии штата Пенсильвания.
Для своего исследования Кайт и Форд создали модели для каменистых планет, которые во много раз превосходили воду Земли, принимая во внимание то, как температура и химический состав океана будут меняться в течение миллиарда лет. Цель этого состояла в том, чтобы рассмотреть некоторые давние предположения, когда речь идет о обитаемости планеты. Главным среди них является то, что планеты должны иметь условия, подобные Земле, чтобы поддерживать жизнь в течение длительных периодов времени.
Например, планета Земля смогла поддерживать стабильные температуры в течение длительных периодов времени, втягивая парниковые газы в минералы (что приводит к глобальному охлаждению) и нагреваясь, выпуская парниковые газы через вулканы. Такой процесс был бы невозможен в водных мирах, где вся поверхность (и даже значительная массовая доля) планеты состоит из воды.
В этих мирах вода будет препятствовать поглощению углекислого газа горными породами и подавлять вулканическую активность. Чтобы решить эту проблему, Кайт и Форд создали симуляцию с тысячами случайно сгенерированных планет и отслеживали эволюцию их климата с течением времени. Они обнаружили, что водные миры все еще будут способны поддерживать температурное равновесие в течение миллиардов лет. Как пояснил Кайт в недавнем пресс-релизе UChicago News:
«Это действительно отталкивает от идеи, что вам нужен клон Земли, то есть планета с какой-то землей и мелким океаном ... Удивительно, что многие из них остаются стабильными более миллиарда лет, просто благодаря удаче ничьей. Наше лучшее предположение состоит в том, что это порядка 10 процентов из них ».
Для этих планет, которые находятся на правильном расстоянии от их звезд, моделирование показало, что присутствовало правильное количество углерода. И хотя у них не было достаточно минералов и элементов из коры, растворенных в океанах, чтобы вытянуть углерод из атмосферы, у них было достаточно воды для циркуляции углерода между атмосферой и океаном. По-видимому, этого процесса было достаточно для поддержания стабильного климата в течение нескольких миллиардов лет.
«Сколько времени у планеты в основном зависит от углекислого газа и того, как он распределяется между океаном, атмосферой и камнями в первые годы», - сказал Кайт. «Похоже, есть способ сохранить планету пригодной для жизни в долгосрочной перспективе без геохимического цикла, который мы видим на Земле».
Моделирование было основано на планетах, вращающихся вокруг звезд, таких как наши - звезды G-типа (желтый карлик) - но результаты были оптимистичными и для звезд M-типа (красный карлик). В последние годы астрономы определили, что эти системы являются перспективными для стимулирования жизни из-за их естественного долголетия и того, как они становятся ярче медленнее с течением времени - что дает жизни намного больше времени для появления.
В то время как красные карлики также известны как изменчивые и нестабильные по сравнению с нашим Солнцем, что приводит к многочисленным вспышкам, которые могут лишить планету атмосферы, тот факт, что в океаническом мире будет достаточно круговорота углерода, чтобы поддерживать атмосферу при постоянной температуре, является обнадеживают. Предполагая, что некоторые из планет, вращающихся вокруг красных карликов, имеют защитную магнитосферу, они также могут быть в состоянии поддерживать жизненные условия в течение длительных периодов.
В последние годы поток открытий экзопланет заставил центр исследований экзопланет перейти от обнаружения к характеристике. Это, в свою очередь, заставило ученых начать размышлять о том, в каких условиях жизнь может возникать и процветать. Хотя подход «низко висящие фрукты» по-прежнему является основным средством, используемым учеными для поиска потенциально пригодных для обитания планет - когда ученые ищут планеты, которые имеют схожие с Землей условия - очевидно, что существуют и другие возможности.
В ближайшие годы с развертыванием космических телескопов, таких как Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) и наземные телескопы, такие как Тридцатиметровый телескоп, Чрезвычайно большой телескоп и Гигантский Магелланов телескоп, астрономы смогут характеризовать атмосферы экзопланет и определять, действительно ли они являются водными мирами или планетами с континентальными корками (такими как Земля). ).
Эти же телескопы также позволят астрономам искать биосигнатуры в этих атмосферах, что поможет не только определить, являются ли они «потенциально обитаемыми», но «потенциально обитаемыми».
