Размывают континенты: как приливные силы меняют облик экзопланет
Планета, полностью покрытая океаном, без единого клочка суши — так могут выглядеть некоторые миры у других звезд. Причиной тому служат гигантские приливные силы, способные буквально стереть континенты с лица планеты. К такому выводу пришла международная группа ученых, которая смоделировала условия на далеких экзопланетах и выяснила, как гравитация звезды влияет на их облик и судьбу.
Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, помогает понять, как формируются и развиваются планеты за пределами Солнечной системы и где потенциально могла бы зародиться жизнь. Ученые сосредоточились на планетах, которые вращаются вокруг небольших и тусклых звезд — их еще называют маломассивными.
С помощью компьютерного моделирования они изучили, как приливные силы воздействуют на три известные экзопланеты: Проксима Центавра b, GJ 3323b и TRAPPIST-1e. Для сравнения в модель также добавили Землю. Оказалось, что энергия приливов на этих мирах может быть в 10, а то и в 100 раз мощнее, чем на нашей планете. Такие силы способны не только кардинально менять орбиту планеты, но и напрямую влиять на ее геологию.
Чтобы понять, почему так происходит, нужно взглянуть на особенности этих миров. Во-первых, они вращаются очень близко к своим звездам. Например, TRAPPIST-1e находится на расстоянии всего 0,028 астрономической единицы от своей звезды. Астрономическая единица — это среднее расстояние от Земли до Солнца. То есть эта планета находится примерно в 35 раз ближе к своему светилу, чем Земля к своему.
Во-вторых, орбиты некоторых из этих планет сильно вытянуты, они похожи не на круг, а на эллипс. Это называется высоким эксцентриситетом. У планеты Проксима Центавра b эксцентриситет составляет 0,35, в то время как у почти круговой орбиты Земли — всего 0,0167. Из-за такой вытянутой орбиты планета то приближается к своей звезде, то удаляется от нее, и гравитационное воздействие звезды постоянно меняется. Это и создает невероятно мощные приливы.
Элементы орбит и как они влияют на космические тела
Согласно выводам исследования, на планете с такими сильными приливами любой континент, возвышающийся над уровнем моря, скорее всего, будет просто смыт. В результате мир превратится в сплошной океан. Такие гигантские волны также будут перемешивать воду от поверхности до самого дна и переносить тепло от экватора к полюсам, сильно влияя на климат и общую пригодность для жизни. Даже на планетах с почти круговыми орбитами в таких системах приливы все равно остаются заметными и сравнимы по силе с земными.
Приливные силы — явление хорошо знакомое. Самый очевидный пример — приливы и отливы на Земле, вызванные гравитацией Луны. Хотя Земля гораздо массивнее Луны, наш спутник находится достаточно близко, чтобы его притяжение деформировало водную оболочку планеты.
Но в Солнечной системе есть и куда более драматичные примеры. Спутник Юпитера Ио из-за мощнейших приливов, вызванных гигантской планетой, постоянно сжимается и растягивается. Это трение разогревает его недра до такой степени, что Ио стал самым вулканически активным телом во всей Солнечной системе. Другой спутник, Европа, под действием притяжения Юпитера и соседних лун, предположительно, скрывает под ледяной корой огромный жидкий океан. Этот океан считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни.
Новое исследование показывает, что эти же фундаментальные законы физики действуют и в далеких звездных системах. Понимание того, как приливы формируют планеты, помогает ученым лучше представить, как выглядят эти миры и могут ли они быть обитаемыми. С каждым годом астрономы открывают все больше планет в так называемых зонах обитаемости, и подобные работы помогают сузить круг поисков и понять, какие из этих миров действительно могут оказаться колыбелью для жизни.
Самое популярное
