Среди нескольких тысяч экзопланет, открытых к настоящему времени , наиболее распространенными являются суперземли — миры больше Земли, но меньше Нептуна. Некоторые из них находятся в обитаемых зонах своих родительских звезд, а это означает, что условия там могут благоприятствовать присутствию жидкой воды на их поверхности.
Однако суперземли различаются по размеру. Могут ли эти крупнейшие все еще каменистые экзопланеты также обеспечить условия для возникновения жизни? Или жизнь ограничена только меньшими планетами, такими как наша? Только будущие наблюдения и исследования могут дать окончательный ответ. Между тем, однако, этот вопрос дает прекрасную возможность исследовать пределы нашего понимания того, где и как возникает жизнь — в том числе и на Земле.
Во-первых, вам нужно четко понимать, что мы подразумеваем под обитаемостью . Некоторые из далеких глобусов в Солнечной системе находятся далеко за пределами того, что мы считаем нормой. Ни один из них не похож на Землю. Малые планеты нашей системы представляют собой либо бесплодные пустоши (Меркурий и Марс), либо горячие ады (Венера). О газовых гигантах, планетах с глубокой сокрушительной атмосферой не может быть и речи. Однако некоторые из их ледяных спутников имеют довольно богатый запас жидкой воды под своей твердой оболочкой и теоретически могут быть вторым подходящим домом для жизни на нашем космическом заднем дворе.
Однако стоит ограничить эти соображения планетами, которые на самом деле похожи на Землю. Это означает, что в поисках суперземли мы должны найти планеты, которые выглядят и функционируют так же, как наша. Они должны находиться в обитаемой зоне звезды, чтобы обеспечить адекватные для жизни температуры, а также иметь относительно плотную, но не слишком плотную атмосферу. Эти планеты также должны иметь жидкую воду на своей поверхности, а не запертую под замороженной оболочкой или сырую для пара. Наконец, магнитное поле необходимо для защиты атмосферы и жидкой воды от постоянного безжалостного воздействия солнечного ветра.. Конечно, существует гораздо больше критериев, которым необходимо соответствовать, чтобы в данном мире действительно существовала жизнь. Однако без вышеупомянутых минимальных условий шансы на развитие жизни на данной планете невелики, так что у нас есть хорошая отправная точка.
Как насчет выбора планеты правильного размера? Астрономы определяют суперземлю как любую планету, имеющую массу от массы Земли до десятикратной ее массы. Планеты крупнее этого значения называют мини-Нептунами, но за этим, казалось бы, простым различием скрывается множество важных нюансов, важных для определения возможности обитания. Объект размером с Землю с большей вероятностью будет обитаемым, поскольку предполагается, что он больше похож на Землю. С другой стороны, что-то близкое к Нептуну, вероятно, было бы не очень хорошим местом для жизни, потому что Нептун обычно не очень гостеприимен к нему, по крайней мере, как определено выше.
По мере роста массы планеты ее каменистое ядро лучше способно поддерживать плотную газообразную атмосферу — из-за возросшей гравитации. Ведь этой атмосферы так много, что планету уже можно назвать газовым гигантом, а не каменным шаром. К сожалению, четкой границы между этими двумя крайностями до сих пор нет, и суперземли, похоже, заполняют этот пробел.
Орбита тоже имеет значение. Если планета окажется слишком близко к своей родительской звезде, независимо от ее размера, она просто сгорит. Давайте посмотрим на 55 Cancri e, твердую суперземлю в 55 световых годах от нас. Его масса в восемь раз превышает массу Земли, но он вращается так близко к своей звезде, что просто превратился в шар из расплавленной породы. TOI 270c , с другой стороны, примерно в семь раз меньше массы Земли, но находится так далеко от своей родительской звезды, что почти полностью состоит из газа, что делает его больше похожим на мини-Нептуны.
Наконец, пригодная для жизни суперземля должна иметь достаточную плотность, а это значит, что она не должна быть ни слишком каменистой, ни слишком газообразной. Однако у астрономов обычно мало этой информации об отдельных экзопланетах. Примером может служить Gliese 581c , находящаяся всего в 20 световых годах от нас. Эта экзопланета примерно в 5,5 раз больше массы Земли и находится в обитаемой зоне своей звезды. Однако астрономы знают только ее массу, а не радиус, поэтому они не могут определить плотность планеты. С такой орбитой и массой это может быть обычный каменистый или сплошной железный мир. Это также может быть крошечная газовая планета или даже состоящая из… алмаза.
Что касается магнитных полей экзопланет, то это вопрос чистых догадок. Ученые считают, что планеты крупнее Земли могут иметь довольно сильные магнитные поля, но это не точно. Например, Венера и Земля примерно одного размера, но такое магнитное поле есть только у Земли.
Возможно, лучшим кандидатом на роль пригодной для жизни суперземли является LHS 1140b , планета, вращающаяся вокруг красного карлика на расстоянии около 49 световых лет и примерно на 60% крупнее нашей планеты, но в 6,5 раз более массивная. Он вращается очень близко к своей родительской звезде. Ее орбитальный период составляет всего 25 дней, но поскольку эта звезда является холодным красным карликом, планета находится в своей обитаемой зоне. Климатические модели, разработанные для LHS 1140b, допускают возможность существования плотной атмосферы, окружающей земной шар, с океанами жидкой воды. Однако только детальные наблюдения, возможно, сделанные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, дадут ответ на вопрос, действительно ли земной шар пригоден для жизни.