Минимальный размер планет для сохранения атмосферы
Астрономы открывают экзопланеты с беспрецедентной скоростью, однако мощные космические телескопы не в состоянии детально исследовать атмосферу каждого из них. Поэтому ученые разработали метод, позволяющий определить, какие миры действительно способны сохранять газовые оболочки достаточно долго для зарождения жизни.
Какой размер необходим для сохранения атмосферы
Группа исследователей под руководством Мишель Хилл создала компьютерную симуляцию, моделирующую поведение планет различных размеров в составе звездных систем. Моделирование показало, что потенциально обитаемый мир должен иметь радиус не менее 80% от земного (при стандартном составе) или 60% (при изменении химических характеристик). Планеты меньшего размера обречены: их слабая гравитация и недостаточное магнитное поле не способны противостоять звездному ветру и радиации.
Дополнительный фактор — остывание магматического слоя. У малых космических объектов мантия быстро затвердевает, вулканическая активность прекращается, и процесс пополнения атмосферы новыми газами останавливается.
Роль углерода и других факторов в удержании газов
Исследователи протестировали множество вариантов планет с разными параметрами ядра, толщиной мантии и начальной температурой. Сравнивая скорость, с которой звезда "сдувает" газы, и скорость вулканических извержений углекислого газа, ученые выявили ключевые условия для сохранения атмосферы.
Высокое содержание углерода в мантии оказалось критически важным: молекулы углекислого газа тяжелые и их сложнее вытолкнуть в космос. Толстая мантия с относительно небольшим ядром обеспечивает большой запас расплавленного материала. Радиоактивные элементы, распадаясь, генерируют тепло и поддерживают мантию в жидком состоянии дольше. Интересно, что холодная мантия на начальных этапах может оказаться полезной: она позволяет отложить активные извержения до момента, когда молодая звезда станет менее агрессивной.
Второй шанс для планет без первичной атмосферы
Если экзопланета полностью потеряет первичные газы, она может получить новую атмосферу благодаря падению комет и астероидов, содержащих водород, кислород и углерод. Главное условие — такие события должны произойти на поздних стадиях развития звездной системы, когда сама звезда перестанет быть источником опасных плазменных вспышек.
Ученые планируют применить созданную модель для анализа планет красных карликов, которые составляют около 75% всех звезд в нашей Галактике. Первой системой для детального исследования станет TRAPPIST-1, где три из семи каменистых планет находятся в зоне пригодности для жизни. Полученные данные помогут направить усилия астрономов на действительно перспективные объекты, экономя ресурсы дорогостоящих телескопов.
