Астрономи з’ясували, що удвічі більша розмірами, ніж Земля, екзопланета може бути придатною для існування на ній життя. Це відкриття вказує на те, що пошук життя варто виконувати також на планетах, значно більших розмірами від Землі, але менших, ніж Нептун.

Наукова група з Кембриджського університету на підставі даних про масу, радіус та атмосферу екзопланети K2-18b визначила: планета, яка лежить у зоні життя своєї материнської зорі, може мати рідку воду. Результати дослідження оприлюднив The Astrophysical Journal Letters Astrophysical Journal Letters.

Екзопланета K2-18b, що лежить від Землі на відстані 124 світлових років, має у 2,6 рази більший радіус, ніж наша планета. Її маса в 8,6 рази перевищує масу Землі. Про цю екзопланету багато говорили у ЗМІ восени 2019 року, бо дві ріжні групи астрономів повідомили про виявлення водяної пари в її багатій воднем атмосфері. Однак протяжність атмосфери та умови в її нижній частині залишалися невідомими.

«Водяну пару виявлено ​​в атмосферах низки екзопланет, але, навіть якщо планета міститься в зоні життя, це не обов’язково означає, що на її поверхні наявні умови для життя», — сказав доктор Нікку Мадгусудган (Nikku Madhusudhan) з Кембриджського інституту астрономії, який очолював нове дослідження. «Щоб з’ясувати перспективи щодо можливого життя, важливо зрозуміти внутрішню будову планети та склад її атмосфери, зокрема, чи може рідка вода існувати під атмосферою».

Заважаючи на великі розміри K2-18b, було висловлено припущення, що екзопланета більше схожа на меншу «копію» Нептуна, ніж на більшу «копію» Землі. Існують передбачення, що екзопланети типу «міні-Нептун» мають атмосфери (оболонки) з великим вмістом водню. Під такою атмосферою може лежати під високим тиском шар води, який огортає внутрішнє ядро з твердих порід та заліза. Якщо воднева оболонка занадто щільна, температура і тиск на поверхні шару води дуже великі, щоб екзопланета була придатна для життя.

Тепер Мадгусудган та його група показали, що, незважаючи на розмір K2-18b, її воднева оболонка не обов’язково занадто товста, і шар води може мати належні умови для підтримки життя. На підставі даних спостережень атмосфери, а також значення маси та радіусу екзопланети, науковці визначили склад і структуру атмосфери та внутрішню будову. Щоб пояснити отримані результати їх порівняли з результатами докладних чисельних моделей, які розробляли за допомогою методів статистики.

Дослідники підтвердили, що в атмосфері багато водню та значна кількість водяної пари. Також виявлено, що вміст інших хімічних речовин, таких як метан та аміак, нижчий, ніж очікувалося, для такої атмосфери. Чи можна такий вміст пояснити наявністю біологічних процесів — питання відкрите.

Також науковці використали параметри атмосфери як граничні умови для моделей будови екзопланети. Вони розглянули широкий спектр моделей, що могли б пояснити властивості атмосфери, а також масу та радіус екзопланети. Це дало змогу отримати діапазон можливих умов у її внутрішніх шарах, зокрема протяжність водневої оболонки та температури і тиск у шарі води.

«Ми хотіли знати товщину водневої оболонки — як глибоко залягає водень», — сказав учасник дослідження Меттью Ніксон (Matthew Nixon), докторант Інституту астрономії. «Хоча це питання з кількома розв’язками, ми показали, що не потрібно мати багато водню, щоб разом пояснити всі спостережні дані».

Науковці виявили: максимальна маса водневої оболонки, що може бути, завжаючи на дані спостережень, становить близько 6% маси планети, хоча більшість моделей дають значно менше значення маси. Мінімальна кількість водню може становити приблизно одну мільйонну частину її маси. Багато моделей допускають існування під атмосферою океану з рідкою водою при тиску та температурі, подібних до тих, що є в океанах Землі.

Це дослідження вказує на те, що придатними для життя можуть бути екзопланети, які значно більші, ніж Земля. Крім того, такі планети, як K2-18b, є доступнішими для спостережень їхніх атмосфер як нині, так і в майбутньому. Результати щодо стану атмосфери, отримані в цьому дослідженні, можна уточнити, використовуючи майбутні спостереження з великими інструментами, такими як майбутній космічний телескоп Джеймса Вебба.

За інф. з сайту www.cam.ac.uk