Если мы найдем планету размером с Землю вокруг звезды, которая находится за пределами "обитаемой зоны", нам пока не следует списывать ее со счетов.
Пол М. Саттер - астрофизик из САНИ-Стоуни-Брук и Института Флатирона, ведущий программ "Спроси космонавта" и "Космическое радио" и автор книги "Как умереть в космосе". Саттер внес свой вклад в эту статью в Space.com Голоса экспертов: Комментарии и идеи.
Помните Хота, этот покрытый льдом мир из "Империя наносит ответный удар"? Хотя некоторые существа влачили существование на поверхности планеты, это было довольно жалкое место для жизни — и обычно считалось непригодным для жизни, потому что все содержание воды в этом мире замерзло. Поскольку мы продолжаем открывать тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд, и особенно по мере того, как мы сужаем поиск планет, похожих на Землю, мы, возможно, захотим задать этот вопрос: Насколько распространены эти покрытые льдом планеты и могут ли они быть пригодны для жизни?
Как обычно, ответ таков: все зависит от обстоятельств. Согласно новым моделям, проведенным международной группой астрофизиков, количество воды на планете сильно влияет на то, насколько легко она может превратиться в ледяной шар. Для такой планеты, как Земля, достаточно всего лишь 8%-ного уменьшения солнечного света, чтобы она замерзла. Но более сухие планеты более устойчивы, расширяя границы обитаемости за пределы наших нынешних пределов и расширяя возможности поиска жизни в другом мире.
Мы понятия не имеем, насколько распространены планеты, похожие на Землю, особенно планеты с примерно одинаковым процентом воды, покрывающей поверхность. Являются ли земные 70% более или менее распространенными? Насколько особенна наша планета? Нам придется подождать несколько десятилетий и провести еще много исследований экзопланет, чтобы получить четкие ответы на такого рода вопросы. Тем временем мы можем использовать компьютерное моделирование, чтобы исследовать, как различные виды планет могут вести себя и развиваться в своих домашних системах.
Но планеты сложны, и температура этих планет зависит от многих факторов. Очевидно, что количество солнечного света, которое они получают, очень важно. Но такова же и отражательная способность планеты, потому что излучение, которое просто отражается от поверхности и улетучивается в космос, не способствует потеплению. Как и количество влаги в атмосфере, которая обеспечивает парниковый эффект, способный значительно согреть планету (как мы сейчас наблюдаем на Земле из-за деятельности человека).
Возьмем, к примеру, планеты с сушей, на поверхности которых имеется лишь небольшое количество жидкой воды. Если бы вы взяли планету с сушей точно такого же размера, как Земля, и поместили ее на орбиту Земли вокруг Солнца, она была бы холоднее нашей планеты, потому что в атмосфере было бы намного меньше водяного пара, и поэтому ее парниковые способности были бы уменьшены.
Однако при пониженном уровне солнечного света сухопутная планета на самом деле была бы теплее, потому что на ней было бы меньше облаков и меньше снега на поверхности. Это сделало бы планету менее отражающей и лучше способной улавливать этот сочный солнечный свет, чтобы согреться.
С Земли на Оба
Доведя этот мыслительный процесс до крайности, международная группа астрономов изучила эволюцию наземных планет, одновременно изменяя количество солнечного света, получаемого этими планетами. Неудивительно, что они обнаружили, что когда вы слишком сильно охлаждаете планету, она замерзает. Но они также обнаружили, что наземные планеты могут намного пережить своих похожих на Землю водных собратьев, сообщили ученые в статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv в ноябре.
Проблема в воде: когда планета немного остывает, часть ее жидкой воды превращается в лед. Поскольку лед намного более блестящий, чем вода, этот небольшой кусочек дополнительного льда отражает немного больше солнечного света, не позволяя этому солнечному свету продолжать нагревать планету. Таким образом, планета немного остывает, образуется немного больше льда, и отражательная способность немного повышается. Повторите этот процесс, и вы получите обратный безудержный парниковый эффект, называемый безудержным оледенением — по сути, планета превращается в гигантский снежный ком, объяснили ученые.
Предыдущая работа уже показала, что в случае Земли, если бы получаемый нами солнечный свет снизился всего на 8% и мы сохранили нынешний уровень содержания углекислого газа в атмосфере, этого было бы достаточно, чтобы запустить этот катастрофический цикл. На самом деле, этот феномен "снежного кома Земли", возможно, уже случался один или два раза в геологической истории нашей планеты.
Но планеты с сушей могут избежать этого сценария дольше, чем планеты с водой, просто потому, что планетам с сушей не хватает воды, чтобы покрыть большую часть их поверхности. Наземные планеты с таким же количеством углекислого газа могут выдержать звезду, яркость которой составляет всего 77% от яркости солнца, без полного замерзания, обнаружили исследователи в своем моделировании.
Грани обитаемости
Эта логика работает и в противоположном направлении. Водяной пар является ключевым парниковым газом, поэтому, если вы увеличите солнечное тепло, планета, подобная Земле, превратится во что—то вроде Венеры: она будет нагреваться, выделяя больше воды в атмосферу, которая будет улавливать больше тепла и, в свою очередь, выделять больше воды - и так далее, пока не возникнет безудержный парниковый эффект. Действительно, наша планета в конечном счете обречена на такую судьбу: через несколько сотен миллионов лет солнце будет достаточно ярким и горячим, чтобы запустить этот сценарий.
Поскольку наземным планетам не хватает значительного количества влаги, в их атмосферах всегда будет меньше водяного пара. Прибавь жару, и... ничего особенного не произойдет. Действительно, вы могли бы поместить наземную планету вокруг звезды, которая выделяет на 80% больше тепла, чем солнце, и это было бы просто замечательно, как показало новое моделирование.
Этот результат сильно меняет наши представления о том, что делает планету пригодной для жизни. Обитаемая зона вокруг звезды - это предполагаемая область, где на поверхности может существовать жидкая вода, что означает, что она не слишком холодная, чтобы замерзнуть, и не слишком горячая, чтобы испариться. Но более ранние оценки обитаемой зоны предполагают состав, подобный Земле, с тем же количеством воды на их поверхности, что и на Земле.
Однако сухопутные планеты намного выносливее Земли. Они поддерживают жидкую воду как ближе, так и дальше от своей звезды, чем предполагают обычные расчеты обитаемости. Это означает, что если бы мы нашли планету размером с Землю, которая находится за пределами традиционной обитаемой зоны, мы не должны пока списывать ее со счетов.
P/S " Я не все понял, потому оставил во многих местах прямой перевод, может поучилось коряво. Но статья мне показалась интересной потому и решил опубликовать
Это перевод с Space с максимальным сохранением смысла публикации .
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки
