Чтобы удержать атмосферу и дать шанс зарождению жизни, каменистая планета должна быть не меньше 80% от размера Земли. Всё, что меньше, скорее всего, превратится в мертвый голый камень задолго до того, как в местных лужах успеет хоть кто-то завестись.
Космические телескопы методично пополняют каталоги экзопланет, и мы находим миры все меньшего размера. Новые открытия регулярно обещают нам очередную «Землю 2.0». Но астрономы решили немного охладить этот пыл. В своем новом исследовании, принятом к публикации в Planetary Science Journal, они показали: если планета слишком маленькая, искать на ней признаки жизни бесполезно.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Главный критерий обитаемости — наличие жидкой воды. А вода не может существовать на поверхности без плотной атмосферы. Возникает вопрос: насколько маленьким может быть мир, чтобы его гравитации и внутренних ресурсов хватило для поддержания газовой оболочки на протяжении миллиардов лет?
Чтобы ответить на него, исследователи под руководством планетолога Мишель Хилл создали модель STEHM — Smaller Than Earth Habitability Model (Модель обитаемости для планет меньше Земли).
Обычно при рассуждениях об обитаемости мы оглядываемся на Землю. Но наша планета — это роскошный и, возможно, редкий случай с активной тектоникой плит, которая работает как гигантский геологический конвейер. Авторы новой работы пошли более реалистичным путем. Они смоделировали так называемые планеты с «застойной крышкой» (stagnant lid) — миры со сплошной, неподвижной литосферой без тектоники. В нашей Солнечной системе по такому принципу живут Марс и Венера.
На таких планетах атмосфера существует благодаря постоянному геофизическому соревнованию. С одной стороны, вулканизм и дегазация мантии пополняют запасы углекислого газа. С другой — звездный ветер и излучение светила безжалостно сдувают этот газ в космос. И здесь критически важной становится масса самого небесного тела.
Прогнав модель через симуляции планет размером от 0.5 до 1.0 радиуса Земли, вращающихся в обитаемой зоне солнцеподобной звезды, астрономы получили четкую границу. Если радиус планеты меньше 0.8 земного — ее песенка спета.
Для миров размером 0.7, 0.6 или 0.5 радиуса Земли сценарий всегда один и тот же. Их слабая гравитация позволяет молекулам газа слишком легко убегать в космос. При этом сама планета остывает слишком быстро: ее литосфера утолщается, вулканическая активность затухает, и мантия перестает «выдыхать» новые порции газа. Атмосфера истончается, и планета становится стерильным булыжником.
Кстати, наша Солнечная система отлично иллюстрирует эти расчеты. Радиус Марса составляет примерно 0.53 земного. Некогда у него была плотная атмосфера и вода, но он быстро остыл внутри и не смог удержать свою газовую оболочку, превратившись в ту ледяную пустыню, которую мы наблюдаем сегодня.
Авторы, впрочем, оставляют небольшую лазейку. Если при формировании планете сказочно повезет получить аномально много углерода или тепловыделяющих радиоактивных элементов (которые будут долго греть мантию изнутри), то минимальный порог может снизиться до 0.7 радиуса Земли. Но разница в запасах элементов должна составлять порядки величин по сравнению с земными, чтобы это хоть как-то помогло.
Раньше оценки нижнего предела размеров были куда более оптимистичными. Например, в 2019 году исследователи предполагали, что удерживать воду (при определенных условиях) могут планеты массой всего в 2.7% от земной — то есть миры в несколько раз легче Марса. Но новая, более строгая физическая модель атмосферных потерь показывает, что реальность куда суровее.
Это открытие имеет сугубо практическое и даже экономическое значение. Наблюдательное время на телескопах уровня «Джеймса Уэбба» стоит астрономических денег и расписано по минутам. Ученым нужен надежный фильтр, чтобы отсеивать заведомо пустые миры. Теперь правило стало кристально ясным: если радиус обнаруженной экзопланеты недотягивает до 80% земного, направлять на нее дорогие спектрометры в поисках биосигнатур бессмысленно. Разумнее потратить время на более упитанных кандидатов.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Три секунды на экзопланету. Зачем ученые хотят отправить рой сверхлегких лазерных парусников к Проксима b
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.