Планеты-океаны могут быть обитаемы

Поскольку зона обитаемости в планетных системах возле красных карликов находится близко к звезде, то считалось, что находящиеся в этой зоне планеты подвергаются приливному захвату и жизнь на них вряд ли возможна. Однако недавно двое китайских астрофизиков, построив модель распределения тепла по поверхности данной планеты, доказали, что это не так.

Фото:

Как мы знаем, самыми распространенными звездами во Вселенной являются красные карлики. Более того, сейчас астрономам известно, что около многих из них есть планеты, а значит, не исключено, что на некоторых из них может быть хоть какая-то жизнь. Однако из-за того, что красные карлики достаточно холодные (по звездным меркам, конечно же), обитаемая зона в таких системах должна находиться очень близко к светилу, что, конечно же, нехорошо для планет. Ведь так они будут подвержены приливному захвату, из-за чего им придется быть вечно повернутыми к звезде одной стороной (где будет очень жарко). Ну, а другая сторона обречена на такое же вечное существование в тени (и там постоянно будет очень суровая зима с куда более низкими температурами, чем в Антарктиде).

Читайте также: Под какой звездой жить хорошо

Однако действительно ли все так печально, как это предсказывают теоретические модели? Двое астрономов из Пекинского университета (КНР), Ху Юн Юнь и Ян Цзюнь, посчитали, что подобные представления могут быть весьма далеки от истинного положения дел. Ведь подобные модели рассчитывают лишь нагрев планеты, однако не принимают во внимание того, что тепло по ней может распределяться самыми разными способами. И вот они решили построить такую модель, которая учитывала бы и это немаловажное обстоятельство.

В качестве модельного объекта использовалась планета Глизе 581 g, находящаяся в зоне обитаемости красного карлика Глизе 581, который находится в 20 световых годах от Солнечной системы. Она примерно в полтора раза крупнее Земли и, кроме того, находится куда ближе к своему светилу, чем мы. Год на этой планете длится всего 36 дней. Несмотря на то что нагрев поверхности данного небесного тела ниже земного — 866 Вт/м² (у нас — 1 366 Вт/м²), вероятность того, что там есть жизнь, довольно велика, поскольку при таких размерах гравитация планеты больше земной и, следовательно, ее атмосфера должна быть толще и плотнее.

Увы, к сожалению, данных о составе этой планеты у земных астрономов пока что маловато, однако регистрация в ее атмосфере водяных паров наводила ученых на мысль о существовании на Глизе 581 g воды в жидком виде. Поэтому при составлении модели Ху и Ян решили покрыть всю поверхность этого небесного тела сплошным океаном. Все остальные параметры исследователи взяли такими же, как на нашей планете. Количество же атмосферного углекислого газа в модели постоянно варьировалось. Таким образом ученые хотели посмотреть возможность возникновения парникового эффекта.

В результате выяснилось, что традиционная модель, согласно которой на таких "океанидах", которые расположены рядом со светилом, на освещенной стороне океан постоянно свободен, а на темной он покрыт вечными льдами, из-за чего со временем вся атмосфера концентрируется именно на темной стороне, где настолько холодно, что сначала замерзают легкие парниковые газы, а затем и все остальные, совершенно не соответствует действительности. Согласно расчетам Ху и Яна, океанские течения на такой планете очень эффективно переносят тепло, поэтому вдоль их следа, идущего по экватору, будет образовываться чистое ото льда пространство даже на темной стороне. И это всего-то при 0,033% CO₂ в атмосфере (что соответствовало количеству данного газа в земной воздушной оболочке во время ледникового периода).

При таком положении дел на самом холодном месте Глизе 581 g температура не опускалась ниже минуса 60 градусов по Цельсию. Этого недостаточно для того, чтобы на планете началось "вымораживание" углекислого газа из атмосферы по марсианскому сценарию. Таким образом, можно быть уверенным в том, что раз парниковые газы все равно остаются в воздушной оболочке планеты, то дальнейшее падение температуры на ней невозможно.

Более того, подобная климатическая система оказалась на удивление устойчивой к изменению количества углекислого газа в атмосфере планеты. В какой-то момент ученые уменьшили концентрацию СО₂ в ее атмосфере в 110 раз, но получили ту же самую картину полыньи на экваторе темной стороны, причем температура самых холодных мест осталась точно такой же. А при увеличении количества основного парникового газа получилось так, что лед растаял на всей планете, но температура на светлой стороне повысилась всего на два-три градуса, а весь остальной нагрев пришелся на ночную сторону, то есть никакого перегрева не получилось. Заодно почти по всей планете температура выровнялась, обеспечивая предельно сходный климат в любой точке этого всемирного океана.

В заключении Ху и Ян решили попытаться выяснить, насколько такая климатическая система устойчива к изменению расстояния до звезды. При этом исследователи меняли количество входящего света, а вот концентрация углекислого газха оставалась постоянной — 0,0355 процента. В итоге оказалось, что всепланетная циркуляция океанских течений делает дальнюю границу зоны обитаемости (где планета целиком покроется устойчивым ледяным панцирем) куда ближе, чем показывали предшествующие модели, не оперирующие такой циркуляцией.

Так, Глизе 581 g вошла в стадию Земли-"снежка" (то есть полностью покрылась ледниками) уже при 700 Вт/м², в то время как в стандартных моделях этот показатель равен 550 Вт/м². Таким образом, внешняя граница зоны обитаемости сдвигается внутрь на 11-12 процентов от общего удаления планеты от светила. Однако слишком уж большая близость к звезде, по мнению авторов, планетам-океанам тоже противопоказана, так как вызовет у них переход в стадию безудержного парникового эффекта и перегрева с началом потери водяного пара.

Таким образом, по мнению исследователей из Пекинского университета, одно лишь наличие океанических течений способно выровнять климат на планете, которая, как и Глизе 581 g, находится совсем рядом со своим светилом — красным карликом. Ученые отмечают, что, возможно, климатические системы на таких небесных телах еще более стабильные, поскольку их модель не учитывает роли облаков и ветра в перераспределении тепла по поверхности планеты. Стало быть, жизнь на таких планетах вполне возможна, и ее развитию не может помещать даже приливной захват, осуществляемый близким светилом…

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"