Жизни требуется время, чтобы начать заметно влиять на атмосферу. Для этого экзопланета должна находиться в обитаемой зоне звезды в течение пары миллиардов лет. Оказалось, что самые перспективные для исследований обитаемости системы — вовсе не те, которые ученые НАСА выбрали в качестве первых целей.
Современные инструменты не позволяют нам изучать потенциально обитаемые планеты подобные Земле. Даже их поиск — не самая простая задача, что уж говорить о наблюдении отраженного поверхностью света. Вести такие исследования сможет, в частности, космический телескоп «Обсерватория обитаемых миров». Проект разрабатывает НАСА. По плану, запуск состоится не раньше 2040-х годов, если миссия «выживет» после масштабных сокращений бюджета. Ученые, конечно, заранее подбирают объекты для наблюдений.
В 2023 году НАСА опубликовало список звезд, подходящих для прямых наблюдений в рамках будущей миссии. В него вошли 164 объекта. При отборе учитывалась яркость звезды, наличие компаньонов и пылевого диска, а также потенциальная освещенность экзопланеты. Однако не учитывалось изменение границ этой зоны в процессе эволюции системы. Как считают авторы новой работы, это очень важный фактор.
Обитаемая зона — область вокруг звезды, где тепла хватает, чтобы на поверхности планеты могла удерживаться жидкая вода. Жидкая вода — обязательное условие существования жизни, какой мы ее знаем. Жизни требуется время, чтобы начать оказывать заметное влияние на окружающий мир. Тогда в атмосфере появятся биосигнатуры, которые мы сможем засечь.
На Земле глобальное изменение состава атмосферы — кислородная катастрофа — произошло примерно через два миллиарда лет после формирования. Поэтому экзопланеты, которые находятся в обитаемых зонах своих звезд на протяжении двух миллиардов лет, — более перспективные объекты для изучения обитаемости. Именно эти шансы оценили авторы нового исследования.
В новой работе ученые оценили эволюцию обитаемой зоны у 164 звезд из списка НАСА. Статья будет опубликована в The Astrophysical Journal и уже доступна на портале arXiv. Предложенная исследователями метрика позволяет выявить звезды, у которых на протяжении последних двух миллиардов лет была самая широкая устойчивая обитаемая зона — так называемая «продолжительная обитаемая зона» (continuous habitable zone).
По мере эволюции звезды обитаемая зона значительно меняется. Например, молодое Солнце было на 30% более тусклым, поэтому обитаемая зона начиналась ближе к светилу, и Венера в нее попадала. Сегодня на Венере слишком жарко для воды. В будущем, когда Солнце войдет в фазу гиганта, обитаемая зона сдвинется вовне. Тогда в ней, вероятно, окажутся Юпитер, Сатурн и их спутники, покрытые сегодня толстой коркой льда.
В новом исследовании самыми перспективными оказались свветила чуть моложе и массивнее Солнца — прохладные звезды из спектрального класса F и горячие звезды из класса G. «Победителями» в списке НАСА стали пять звезд, сопоставимых по возрасту с нашим светилом. Примечательно, что только две из них были в группе первых целей.
Как признают авторы работы, «победа» по метрике «продолжительной обитаемой зоны» не означает, что звезда действительно лучше подходит для изучения будущими инструментами. Вероятно, ее обитаемая зона слишком тусклая и потребует гораздо более продолжительных наблюдений. Поэтому исследователи предлагают использовать метрику как дополнительный, но не основной параметр при выборе приоритетных систем.