Ученые уменьшают шансы на жизнь на экзопланетах в так называемых жилых зонах

Ноя 30, 2017 Леонид Гляделов

Новости космоса:

Есть ли жизнь за пределами Земли в космосе? Астрономы, ищущие признаки, обнаружили, что наша галактика Млечный Путь изобилует экзопланетами, на некоторых есть условия, которые могут быть подходящими для внеземной жизни. Такие миры, в так называемых «обитаемых зонах», где планеты могут содержать воду в жидком состоянии, необходимую для зарождения жизни.

Однако вопрос об обитаемости очень сложный. Исследователи во главе с космофизиком Чуанфей Донгом из Калифорнийской лаборатории плазменной физики Принца Принстона (ППЛП) и Принстонским университетом недавно выразили сомнения относительно воды, и следовательно, потенциальной обитаемостью часто цитируемых экзопланет, которые вращаются вокруг красных карликов, наиболее общие звезды в Млечном Пути.

Воздействие звездного ветра

В двух работах в «Астрофизических журнальных письмах» ученые разрабатывают модели, показывающие, что звездный ветер - постоянное излияние заряженных частиц, которые выходят в космос - может серьезно истощить атмосферу таких планет в течение сотен миллионов лет, что делает их непригодными для жизни.

«Традиционное определение и климатические модели пригодной для жизни зоны учитывают только температуру поверхности», - сказал Донг.
«Но звездный ветер может значительно способствовать долговременной эрозии и атмосферным потерям многих экзопланет, поэтому климатические модели учитывают только часть процессов».

Чтобы расширить картину, в первой статье рассматривается временная шкала атмосферного удержания на Проксима Центавра (Proxima Centauri B) , которая вращается вокруг ближайшей звезды к нашей солнечной системе, примерно в 4 световых годах от нас.
Вторая статья ставит вопрос о том, как долго океаны могут выжить в «водных мирах» - планет, которые, как считается, имеют моря, возможной глубины в сотни миль.

Двукратный эффект

Исследование имитирует фотохимическое воздействие звездного света и электромагнитную эрозию звездного ветра на атмосферу экзопланет.
Эти эффекты двойные: фотоны в звездном свете ионизируют атомы и молекулы в атмосфере в заряженные частицы, позволяя давлению и электромагнитным силам от звездного ветра выдувать их в космос. Этот процесс может привести к серьезным атмосферным потерям, которые не позволят воде, испаряющейся из экзопланет, дождём вернуться на поверхность, оставляя поверхность планеты высыхать.

На Проксима Центавра (Proxima Centauri B) модель указывает, что высокое атмосферное давление ветра приведет к выходу атмосферы и предотвращению простоя атмосферы достаточно долго, чтобы обеспечить жизнь на поверхности.
«Эволюция жизни занимает миллиарды лет», - отметил Донг. «Наши результаты показывают, что PCb и подобные экзопланеты, как правило, не способны поддерживать атмосферу в течение достаточно длительных периодов времени, когда давление звездного ветра велико».
«Только если давление достаточно низкое, - сказал он, - и если экзопланета имеет достаточно сильный магнитный щит, подобный магнитосфере Земли, экзопланета может сохранить атмосферу и иметь потенциал для обитаемости».

Эволюция жилой зоны

Усложняющим фактором является то, что обитаемая зона, вокруг красных звезд, со временем может эволюционировать. Таким образом, высокое давление звездного ветра на раннем этапе может увеличить скорость атмосферных потерь. Таким образом, атмосфера могла бы сойти слишком рано, даже если бы экзопланета была защищена сильным магнитным полем, подобным магнитосфере, окружающей Землю, сказал Донг.
«Кроме того, такие близкие планеты могут быть закрыты так же, как наша Луна, с одной стороны, всегда повёрнутая к звездам. Полученное слабое глобальное магнитное поле и постоянная бомбардировка звездного ветра будут способствовать усилению потерь.
Обратившись к водным мирам, учёные исследовали три разных условия для звездного ветра.

Они варьировались от:

Ветры, которые сегодня наносятся на магнитосферу Земли.

Древние звездные ветры, вытекающие из молодых солнце подобных звезд, которые были всего лишь малышами, как 0,6 миллиарда лет, по сравнению с 4,6 миллиардами лет Солнца.

Влияние на экзопланеты массивного звездного шторма, как событие Каррингтона, которое выбило телеграфную службу и произвело полярные сияния по всему миру в 1859 году .

Моделирование показало, что древний звездный ветер может привести к тому, что скорость атмосферных потерь будет намного больше, чем потери, создаваемые текущим солнечным ветром, который достигает магнитосферы Земли. Более того, скорость потерь для событий типа Кэррингтона, которые, как полагают, часто встречаются у молодых солнце подобных звезд, оказалась еще большей.

«Наш анализ показывает, что такие космические погодные явления могут оказаться ключевой движущей силой атмосферных потерь для экзопланет, вращающихся вокруг активной молодой звезды», - пишут авторы.

Высокая вероятность высушенных океанов

Учитывая увеличение активности красных звезд и близкое расположение планет в жилых зонах, эти результаты указывают на высокую вероятность высыхания поверхностей на планетах, которые вращаются вокруг красных звезд, которые могли бы когда-то удерживать океаны с жизнью. Результаты могут также изменить знаменитое уравнение Дрейка, которое оценивает количество цивилизаций в Млечном Пути, уменьшая оценку среднего числа планет на одну звезду, способной поддерживать жизнь.

Авторы исследования отмечают, что предсказание обитаемости планет, конечно заполнено неопределенностями. Будущие миссии, такие как Космический телескоп им. Джеймса Уэбба, который НАСА запустит в 2019 году, чтобы заглянуть в раннюю историю вселенной, будут «важны для получения дополнительной информации о звездных ветрах и атмосферах экзопланет, - говорят авторы, - тем самым улучшив способ более точных оценок атмосферных потерь, вызванных звездным ветром».

Ученые определяют потенциально обитаемые миры с регулярностью. Недавно открытая планета размером с нашу Землю, Ross 128, красная карликовая звезда, которая меньше и прохладнее солнца, на расстоянии примерно в 11 световых лет от Земли, была названа кандидатом на воду. Ученые отметили, что звезда, похоже, покоится и хорошо себя ведет, не отбрасывая вспышки и извержения, которые могут отменить условия, благоприятные для жизни.