Життя на екзопланетах: чи можливо існування на менших, ніж Марс?

Екзопланета, що обертається в зоні, придатній для життя навколо зірки, схожої на Сонце, може здаватися ідеальним місцем для розвитку життя. Однак, якщо вона занадто мала, щоб утримувати свою атмосферу, це може стати серйозною перешкодою.

Науковці з університету Каліфорнії в Ріверсайді, очолювані планетарним вченим Мішель Хілл, провели симуляції, щоб з'ясувати, які розміри кам'янистих світів здатні підтримувати атмосферу достатньо довго для виникнення життя. Виявилося, що для збереження атмосфери, яка могла б підтримувати життя, планета повинна бути не меншою за Марс.

Звуження пошуку життя

Зона, придатна для життя, — це область навколо зірки, де температура дозволяє існування рідкої води на поверхні планети. Це важливий фактор у пошуках позаземного життя, але атмосфери екзопланет стикаються з серйозними викликами. Чим ближче планета до зірки, тим більше ризиків, пов'язаних із радіацією та зоряним вітром, які можуть знищити атмосферу.

Хілл та її команда змоделювали, скільки часу знадобиться кам'янистим, схожим на Землю, планетам різних розмірів, щоб втратити свою атмосферу. Виявилося, що планета повинна бути приблизно 80% ширини Землі, але теоретично може бути і 60%.

"Велика кількість екзопланет створює цікаву проблему в пошуках потенційно придатних для життя світів", — зазначили автори дослідження. Зараз астробіологи мають безліч планет для вивчення, але недостатньо часу на телескопах, щоб дослідити їх усі. Тому важливо звузити пошук.

Моделювання атмосфер і вулканів

Модель "Придатності менших за Землю" від Хілл та її колег симулює долю атмосфер навколо цифрових версій Землі. Деякі з цих світів мають однаковий хімічний склад, інші — з різними кількостями вуглецю або різними температурами. Модель показала, що зменшена версія Землі повинна бути не менше 80% ширини Землі, щоб утримувати атмосферу.

Малі планети втрачають газ швидше, ніж вулкани можуть його замінити, через меншу гравітацію та слабші магнітні поля. Це означає, що менші планети не завжди можуть відновити газ, що втрачається.

Менші планети та їх атмосфери

Змінивши деякі параметри Землі, команда змогла змоделювати планети розміром до 0.6 від радіусу Землі з стабільною атмосферою. Ключовим фактором виявився вуглець: планети з більшою кількістю вуглецю в мантії можуть вивільняти більше вуглекислого газу, що допомагає утримувати атмосферу.

"Вуглекислий газ — важка молекула, яку важче втратити", — зазначили науковці. Це відкриття підкреслює, що навіть планети з меншими ядрами можуть мати кращі шанси на збереження атмосфери.

Другий шанс для безатмосферних світів

Навіть планети, які повністю втратили свої первинні атмосфери, можуть мати шанс на відновлення. Хілл та її колеги вважають, що удари комет і астероїдів можуть доставити важливі елементи, такі як водень, кисень і вуглець, які можуть утворити нові атмосферні гази.

"Наші моделі показують, що навіть ті планети, які спочатку втрачають свої атмосфери, не слід відразу відкидати як потенційно придатні для життя", — підсумували автори.

Що далі?

У майбутніх дослідженнях команда планує вивчити світи навколо менших, холодніших зірок, таких як червоні карлики, які складають близько 75% зірок у нашій галактиці. Ці зірки можуть полегшити спостереження за атмосферою планет за допомогою телескопів, таких як JWST.

Дослідники опублікували свої результати в червні в журналі The Planetary Science Journal.