Несколько факторов влияют на возможность возникновения жизни, похожей на земную. Ученые обнаружили новые области с благоприятными условиями для существования благодаря облакам.
Обитаемая зона – это область вокруг звезды, где на поверхности планеты может быть жидкая вода. Зона зависит от активности звезды и особенностей поверхности и климата планеты. Границы этой зоны обычно предполагают экстремальные климатические условия при которых на поверхности планеты всё же может сохраняться жидкая вода. Внешнюю границу рассчитывают как зону, где планета с плотной атмосферой из углекислого газа будет достаточно теплой для жидкого океана. Внутреннюю – как зону, где отражательная способность водного пара в атмосфере предотвращает перегрев экзопланеты и закипание её океанов.
Наблюдение за экзопланетами затруднено из-за расстояния между планета и звездой: чем ближе находится планета к звезде, тем труднее определить параметры потенциально обитаемого мира. «Расшифровать» эти наблюдения ещё сложнее, так как планеты очень разнообразны и не все являются аналогами Венеры и Земли.
Учёные моделируют потенциально обитаемые планеты для анализа данных современных обсерваторий и будущих телескопов.
Ранее обнаружено, что при наличии океана атмосфера таких планет обогащается водяным паром, из-за чего формируется «влажный парниковый эффект». В долгосрочной перспективе эти планеты не могут поддерживать условия для жизни, но достаточно стабильны для длительного существования жидкой воды на поверхности.
Считалось, что насыщение атмосферы водой неизбежно приведет к взрывному парниковому эффекту. В этом сценарии водяной пар достигает стратосферы (на Земле практически сухой), где попадает под действие ультрафиолетового излучения. Это приводит к распаду молекул Н2О на кислород и водород, а водород быстро покидает планету. По мнению ученых, это вызывает потерю ею жидкой воды и быструю утрату жизнепригодности. Но расчеты с помощью трехмерных климатических моделей показали, что пар может защитить планету от такого развития событий.
Отражающая способность облаков — сложное явление, зависящее от множества факторов. Точность расчётов этой способности может существенно повлиять на результаты и выводы исследований. Чтобы повысить точность расчётов, авторы нового исследования дополнили одномерную модель отражающей способности облаков более сложной микрофизикой их внутреннего устройства. выложена на сайте препринтов arXiv.
Новая модель позволила впервые точно рассчитать внутреннюю границу обитаемой зоны для звезд главной последовательности с учетом физики облаков. Главными факторами, влияющими на эту границу, являются излучение звезды, радиус планеты, плотность облаков и количество осадков.
При высокой облачности внутренняя граница зоны обитаемости для систем подобных Солнце — Земля смещается с орбиты Земли до орбиты между Меркурием и Венерой. Возможное размещение еще ближе к звезде при корректировке параметров облаков и осадков. Это значит, что планеты, похожие на Землю, могут находиться в 3,3 раза ближе к звезде, а суперземли — в 4,7 раза ближе, чем считалось раньше.
Учёные будут улучшать модели до тех пор, пока телескопы, подобные «Джеймсу Уэббу», будут получать данные наблюдений. Недавно другая группа исследователей доказалаЭтот космический телескоп способен найти моře на некоторых экзопланетах. Для обнаружения жидкой воды нужно меньше наблюдений, чем считалось ранее.