Ця ілюстрація показує нижню межу для зони життя з погляду на масу планети. Якщо об’єкт менше 2,7 відсотка маси Землі, його атмосфера розсіється швидше, ніж на його поверхні з’явиться багато рідкої води. Фото з сайту www.eurekalert.org.
Герой повісті Антуана де Сент-Екзюпері «Маленький принц» живе на астероїді розміром з будинок, такому малому, що він може спостерігати захід Сонця в будь-який час доби, пересуваючи своє крісло на кілька кроків. Насправді малі небесні об’єкти не можуть підтримувати життя, бо їм не вистачає сили тяжіння, щоб підтримувати атмосферу. Але наскільки малим має бути небесне тіло, щоб на ньому біли умови для існування життя?
Науковці Гарвардського університету встановили нижню межу для маси планети на поверхні якої протягом тривалого відтинку часу вода може перебувати в рідкому стані. Новий результат розширює поняття «зона життя», збільшує межі для пошуку життя у Всесвіті й проливає світло на важливий процес еволюції атмосфери на малих планетах.
Астрономи нині шукають планети, що лежать в зоні життя своїх материнських зір, тобто містяться на певних відстанях до цілком певних типів зір. Зона життя зір меншої, ніж Сонце, маси й холодніших Сонця, лежить набагато ближче до зорі, ніж у масивних і гарячих зір.
«Коли йдеться про внутрішні та зовнішні межі зони життя, то часто вважають, що це стосується лише певної ділянки простору. Тобто як близько планета лежить до своє зорі», — сказав Костянтин Арнсхейд (Constantin Arnscheidt), перший автор статті. «Але насправді існує багато інших параметрів від яких залежить придатність планети для життя й один з таких — її маса. Встановлення нижньої межі для зони життя з погляду маси планети дає важливе обмеження, важливе в нашому постійному полюванні на заселені екзопланети та їхні супутники».
Внутрішню межу зони життя визначає те, як близько планета може бути до зорі, перш ніж парниковий ефект призведе до випаровування всіх поверхневих вод. Але з результатів нового дослідження вивпливє, що це визначення не стосується малих планет з низькою силою тяжіння.
Парниковий ефект виникає тоді, коли атмосфера поглинає більше тепла, ніж може випромінювати назад у космос, запобігаючи охолодженню планети. Але це врешті-решт призводить до непереривного потепління, поки океани планети не випаруються в атмосферу.
Однак щось важливе відбувається у планет малої маси. Виявилося, коли планети малих розмірів нагріваються, їх атмосфера розширюється й стає все більшою і більшою щодо розміру планети. Ці великі атмосфери збільшують як поглинання, так і випромінювання тепла, що уможливлює існування стабільної температури. Розширення атмосфери заважає планетам з низькою силою тяжіння відчувати відплив парникового ефекту, що дозволяє їм мати рідку воду на поверхні навіть тоді, коли вони містяться близькості від своєї зорі.
Однак, коли планети стають занадто малими, вони втрачають атмосферу і рідка поверхнева вода або замерзає, або випаровується. Дослідники показали, що існує критичний розмір, нижче якого планета ніколи не може бути населеною, тобто зона життя обмежена не лише просторово, але й розміром планети.
З’ясовано — критична маса становить приблизно 2,7 відсотка маси Землі. Якщо маса об’єкта менша 2,7 відсотка маси Землі, його атмосфера розсіється, перш ніж він коли-небудь зможе мати рідку воду на поверхні. Для порівняння: маса Місяця становить 1,2 відсотка маси Землі, а Меркурія — 5,53 відсотка.
Дослідники також змогли оцінити зони життя планет малої маси, що обертаються навколо певних зір. Були модельовані сценарії для двох різних класів зір: зоря класу G, як Сонце, і зоря класу М, тобто червоний карлик.
Дослідники розгадали ще одну давню таємницю Сонячної системи. Астрономи давно замислювалися над тим, чи будуть придатними для життя супутники Юпітера Європа, Ганімед та Каллісто, якщо кількість тепла від Сонця зросте. Висновок такий: ці супутники занадто малі, щоб підтримувати рідку воду на поверхні, навіть якщо б вони були ближче до Сонця.
«Заводнені планети з низькою масою — особливо цікаві з огляду пошуків життя. Отримані нами результати показують, якими, можливо, іншими вони можуть бути, як порівняти їх з планетами, схожими на Землю», — сказав Робін Вордсворт (Robin Wordsworth), доцент кафедри екологічних наук та інженерії Школи інженерно-прикладних наук Полсона (Paulson School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) та старший автор дослідження. «Як тільки стануть можливими спостереження за цим класом об’єктів, буде цікаво спробувати перевірити ці прогнози».
За інф. з сайту www.eurekalert.org
