Стала известна причина отсутствия атмосферы у подобных Земле экзопланет
За долгие годы поисков ученым удалось обнаружить несколько десятков планет, расположенных за пределами Солнечной системы в так называемой зоне обитаемости — условной области космоса, в которой потенциально есть условия для формирования жизни. Такие миры по своим размерам и массе сопоставимы с Землей и обращаются вокруг небольших звезд. Однако ни одна из этих экзопланет не может похвастаться достаточно плотной атмосферой. Сотрудники Университета Вены попытались выяснить, в чем причина.
Зона обитаемости учитывает разные факторы, но одно из важнейших условий — наличие воды в жидкой форме. То есть предполагается, что планеты, находящиеся в этой области космоса, должны обладать такой температурой поверхности, при которой океаны (при их наличии) не замерзли бы и не испарились. Это существенно увеличивает шансы на зарождение на этом небесном теле жизни.
Но есть и ряд других факторов, определяющих потенциальную обитаемость планеты — не менее важна в этом смысле достаточно плотная атмосфера. Однако именно этому критерию и не отвечает ни один из миров, которые, казалось бы, являются почти идеальными кандидатами: сопоставимы с Землей по размеру и массе, вращаются вокруг карликовой звезды и находятся на комфортном расстояния от родительского светила.
К примеру, в системе TRAPPIST-1, которая удалена от нашей планеты на 39 световых лет, есть целых три мира, расположенных в зоне обитаемости. Они вращаются вокруг красного карлика — самого распространенного типа звезды Млечного Пути. Это маленькое и относительно холодное светило, в то же время испускающее очень мощные вспышки. В этом и кроется его коварство для экзопланет — по мнению авторов статьи, именно это объясняет, почему все три планеты почти безвоздушные.
В рамках своего исследования команда астрофизиков из Университета Вены во главе с Гвенаэлем Ван Лоовереном решила попытаться вычислить, на каком минимальном расстоянии от карликовой звезды должна находиться планета, чтобы ее атмосфера сохранялась в течение достаточно долгого времени. За основу ученые взяли систему TRAPPIST-1 и смоделировали ситуацию для экзопланет, отвечающих трем условиям — они имеют земные «габариты», расположены возле звезд массой от 0,1 до 1,2 солнечной, а их возраст варьируется от миллиона до нескольких миллиардов лет.
Моделирование показало, что обитаемая зона не совпадает с зоной удержания атмосферы, тем не менее эти две области могут пересекаться — в том случае, если небесное тело находится в пять раз ближе к светилу, чем Земля к Солнцу. При этом данная звезда должна представлять собой красный карлик, чья масса составляет примерно половину массы нашего Солнца.
После того как ученые сопоставили получившиеся результаты с местоположением реальных планет, то выяснилось, что все они находятся слишком близко к своим светилам. Так, в системе TRAPPIST-1 зона удержания атмосферы расположена чересчур далеко — если бы миры находились в ней, то они оказались за пределами зоны обитаемости.
Хотя была определена одна экзопланета с довольно удачным расположением. Речь идет о TOI-700 d, которая вращается вокруг красного карлика в 101 световом годе от Земли. Она попадает и в зону обитаемости, и в область, где может долго удерживать атмосферу, состоящую из углекислого газа с вкраплением азота. В то же время, как показали предыдущие исследования, эта планета не сможет удержать воздух без сильного магнитного поля. Тем не менее ученые планируют вести ее наблюдения.
Ранее астрофизики уточнили, как как происходило формирование экзосистемы TRAPPIST-1. Эволюция включала как минимум три этапа, и специалисты полагают, что эти выводы пригодятся при исследовании других, еще более экзотических систем.
