Размеры планеты тоже важны для её обитаемости

Размеры планет
Эта иллюстрация показывает нижнюю границу обитаемости с точки зрения массы планеты. Авторы и права: Harvard SEAS.

Чтобы считаться пригодной для жизни, на планете должна быть жидкая вода. Клетки, наименьшая единица жизни, нуждаются в воде для выполнения своих функций. Для существования жидкой воды температура планеты также должна быть оптимальной. Но как насчёт размера планеты?

Без достаточной массы у планеты не будет достаточной силы тяжести, чтобы удержать воду на своей поверхности. В новом исследовании авторы пытаются понять, как размер влияет на способность планеты удерживать воду и, как следствие, на её обитаемость.

Вопрос о том, что может сделать планету пригодной для жизни, является предметом многочисленных дискуссий. Не только для экзопланет, но и для некоторых спутников. Учёные довольно хорошо представляют, сколько энергии планета должна получить от своей звезды для поддержания на поверхности жидкой воды. Это привело к распространённому представлению о “зоне Златовласки” , или околозвёздной обитаемой зоне, диапазоне расстояний, в котором на планете будет существовать жидкая вода.

По мере того, как поиск экзопланет в обитаемых зонах набирает обороты, и по мере того, как мы получаем более совершенные телескопы и методы для более подробного изучения экзопланет, учёным нужно больше ограничений чтобы понять, на какие планеты тратить ресурсы наблюдения, а на какие нет. Как показано в этой статье, масса планеты вполне может оказаться таким ограничением.

Проксима b
Иллюстрация, показывающая поверхность планеты Проксима b, вращающейся вокруг Проксимы Центавра. Альфа Центавра AB также видна, правее и выше. Проксима b немного массивнее Земли, а её орбита лежит в обитаемой зоне звезды. Авторы и права: M. Kornmesser / ESO.

Новая статья называется “Атмосферная эволюция в водных мирах с низкой гравитацией”. Она была опубликована в The Astrophysical Journal. Ведущий автор – Константин Арншайд, аспирант Массачусетского технологического института.

Чтобы поддерживать жидкую воду на своей поверхности и в атмосфере, экзопланета или экзоспутник должны иметь достаточную массу, иначе вода и атмосфера просто испарятся в космическое пространство. И вода должна существовать на поверхности достаточно долго, чтобы там могла появиться жизнь. Для последнего астрономы используют приблизительную цифру в миллиард лет.

“Когда люди думают о внутренних и внешних границах обитаемой зоны, они имеют тенденцию думать о них только пространственно, имея в виду, насколько близко к звезде находится планета”, – сказал Константин Арншайдт, ведущий автор статьи. “Но на самом деле, есть много других переменных для обитаемости, в том числе и масса. Установление нижней границы для обитаемости с точки зрения размера планеты даёт нам важное ограничение в нашей постоянной охоте на обитаемые экзопланеты и экзоспутники”.

Размер обитаемой зоны зависит от звезды. Меньшая, менее энергичная звезда, такая как красный карлик, создаёт обитаемую зону ближе к себе, более крупная звезда, такая как наше Солнце – дальше. Если планета находится слишком далеко от звезды, вода на её поверхности замерзает. Слишком близко, и наблюдается парниковый эффект, вода превращается в пар и может улететь в космос.

Но небольшие планеты с меньшей массой могут быть в состоянии противостоять парниковому эффекту.

По мере того как планета с меньшей массой нагревается, её атмосфера расширяется. Это приводит к следующему: увеличившийся размер поверхности означает, что атмосфера может поглощать больше энергии, чем раньше, но и также излучать больше энергии, чем раньше.

Общий результат этого, по мнению исследователей, заключается в том, что расширенная атмосфера гасит парниковый эффект, и на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Это означает, что такие планеты могут быть ближе к своей звезде, не теряя при этом воду, тем самым расширяя “зону Златовласки” для небольших экзопланет.

Суперземля
Экзопланета в обитаемой зоне звезды K2-286. Авторы и права: Instituto de Astrofísica de Canarias.

Конечно, есть предел. Если планета малой массы слишком мала, у неё не будет достаточной силы тяжести, и вода испарится в космос, либо замёрзнет на поверхности. Исследователи говорят, что для обитаемой планеты существует критический нижний предел. Это означает, что существует не только полоса близости к звезде, которая определяет обитаемость планеты, но и ограничение по размеру.

Проще говоря, планета может быть слишком маленькой, чтобы на ней можно было жить, даже если она находится в обитаемой зоне.

В качестве примера можно посмотреть на кометы. У комет много воды, которая сублимируется, когда они приближаются к Солнцу. Но им не хватает массы, чтобы удерживать этот пар, и поэтому они не имеют атмосферы.


Больше информации: https://arxiv.org/

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *