Известно уже несколько десятков экзопланет размером и массой сравнимых с Землей. Эти планеты обращаются вокруг карликовых звезд и находятся в зоне потенциальной обитаемости — там, где океаны при наличии не испарятся и не замерзнут полностью. Проблема в том, что пока на ни одной из этих планет не наблюдается достаточно плотной атмосферы. Ученые решили выяснить причину.
Земная атмосфера сформировалась постепенно после возникновения планеты благодаря извержениям вулканов и деятельности микроорганизмов. Жизнь обеспечила богатый состав кислородом воздуха, но углекислый газ и азот всё равно оставались в атмосфере.
Много лет космонавты ищут планеты, подобные Земле, но пока безуспешно. Требования к таким «Землям» четкие: размер и масса должны быть сравнимы с Землей, звезда — карликовая, расстояние от нее комфортное, а атмосфера — плотной. Многие миры соответствуют первому трём критериям, но у них нет достаточного атмосферного богатства.
Ярким примером служит система, находящаяся всего в 39 световых годах от Земли. TRAPPIST-1Астрономы назвали эту систему «гороховым стручком», так как в ней обнаружена группа похожих друг на друга каменистых планет. Три из них находятся в зоне обитаемости возле своего маленького солнца — красного карлика. Даже наблюдения с помощью новейшей орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» показывают, что они практически безвоздушные.
Исследователи подозревают, что вспышки красных карликов стали причиной этого случая. Астрофизики из Австрии решили рассчитать минимальное расстояние от звезды TRAPPIST-1, на котором планета может достаточно долго удерживать атмосферу. Результаты ученые поделились в… статьеДоступна на сервере препринтов Корнелльского университета.
Исследователи построили модели планет с размерами, аналогичными Земле, расположенных около звезд различной массы (от 0,1 до 1,2 солнечных) и возраста (от миллионов до нескольких миллиардов лет). В модели учитывалась эволюция звезд, поскольку в разные периоды жизни звезды по-разному светят и нагревают окружающее пространство. Также исследовались различные комбинации содержания углекислого газа и азота в атмосферах планет.
Как и предполагалось, зона потенциальной обитаемости не полностью совпадает с зоной удержания атмосферы, но могут пересекаться, если планета находится примерно в пять раз ближе к звезде, чем Земля к Солнцу, при этом звезда — красный карлик массой примерно в половину нашего Солнца.
Астрофизики сравнили полученные результаты с местоположениями реально наблюдаемых экзопланет. Выяснилось, что почти все из них находятся слишком близко к звездам. В системе TRAPPIST-1 зона удержания атмосферы расположена значительно дальше, чем необходимо: если разместить там планеты,
они окажутся за пределами потенциально обитаемой зоны.
Одна экзопланета оказалась почти в идеальном месте: на территории «обитаемости» и возле линии, где долго удерживает атмосферу из углекислого газа с небольшим количеством азота. Речь идет о TOI-700 d из системы красного карлика в 101 световом году от Земли.
Экзопланета имеет массу чуть больше земной и практически такой же радиус, как наша планета. Исследователи говорят, что надежд на неё немного: ранее выяснилось, что без сильного магнитного поля TOI-700 d не может удержать атмосферу. В ближайшие месяцы её вновь будут наблюдать.