Исследователи из Университета Вашингтона пришли к выводу, что для долговременной пригодности планеты к жизни недостаточно просто находиться на правильном расстоянии от своей звезды. Даже если температура позволяет существование жидкой воды, слишком сухой мир может оставаться полностью непригодным для жизни, пишет SciTechDaily.
Смотрите также Телескоп NASA открыл тысячи возможных новых миров вокруг далеких звезд
В новой работе, опубликованной в Planetary Science Journal, ученые выяснили: планете размером с Землю нужно минимум от 20 до 50% объема земных океанов, чтобы сохранять стабильные условия на поверхности в течение длительного времени.
Сегодня астрономы уже подтвердили существование более 6 тысяч экзопланет, а общее их количество в галактике оценивается в миллиарды. Многие из них расположены в зоне населенности – области вокруг звезды, где температура теоретически позволяет существование жидкой воды. Однако само расположение – лишь часть условий.
Автор исследования Гаскелл Уайт-Джанелла, аспирантка факультета наук о Земле и космосе, объясняет, что при поиске жизни во Вселенной ученым приходится отсеивать часть кандидатов, ведь ресурсы для наблюдений ограничены. Именно поэтому важно понимать, какие планеты действительно могут быть пригодными для жизни.
Почему сухие планеты не могут поддерживать жизнь?
Особое внимание команда уделила так называемым засушливым планетам – мирам с очень малыми запасами поверхностной воды, значительно меньше объема земного океана. Часть таких планет также находится в зоне населенности, но до сих пор было непонятно, могут ли они реально поддерживать жизнь.
Главная проблема заключается в геологическом углеродном цикле – естественном механизме, который на Земле регулирует температуру поверхности в течение миллионов лет.
На нашей планете углекислый газ, который выбрасывают вулканы, накапливается в атмосфере, после чего растворяется в дождевой воде. Эта вода вступает в реакцию с горными породами, а затем смывает углерод в океан, где он оседает на дне. Благодаря тектонике плит часть этого углерода снова возвращается вверх через геологические процессы.
Именно этот механизм работает как естественный "термостат" планеты.
Если же воды недостаточно для постоянных осадков, система начинает разрушаться. Выветривание пород замедляется, а вулканы продолжают выбрасывать CO2. Углекислый газ накапливается в атмосфере, усиливает парниковый эффект, температура растет, остатки воды испаряются еще быстрее – и запускается замкнутый круг перегрева.
В результате планета становится слишком горячей для жизни. По словам Уайт-Джанелли, это означает, что большинство сухих планет даже в зоне обитаемости вряд ли являются хорошими кандидатами для поиска жизни.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи использовали сложные компьютерные модели. Ранее модели углеродного цикла в основном рассматривали более влажные и прохладные миры, а влияние сухого климата оставался менее изученным.
В новой работе ученые усовершенствовали эти модели, точнее учтя испарения, осадки и влияние ветра на засушливых планетах.
Соавтор исследования Джошуа Криссанен-Тоттон отмечает, что такие модели изначально создавались для понимания того, как работал климатический "термостат" Земли в разные геологические эпохи. Теперь они помогают оценивать и условия на далеких экзопланетах.
Эти выводы также могут объяснить судьбу Венеры – ближайшего к нам примера планеты, которая могла развиваться совсем иначе.
Венера почти такого же размера, как Земля, и сформировалась примерно в тот же период. Существуют предположения, что когда-то она также могла иметь значительные запасы воды.
Сегодня же температура на ее поверхности напоминает условия внутри дровяной печи для пиццы. Атмосферное давление там настолько высокое, что, по словам исследовательницы, это можно сравнить с весом десяти синих китов, которые давят одновременно.
Ученые предполагают, что Венера, из-за немного меньшего начального количества воды и ближе расположения к Солнцу, могла потерять стабильность углеродного цикла. CO2 начал накапливаться, температура росла, вода исчезала, а вместе с ней – и любые шансы на жизнь.
Будущие миссии к Венере могут помочь выяснить, что именно произошло с планетой и существовали ли там когда-то условия для жизни.
Исследователи считают, что именно она может стать лучшим аналогом далеких экзопланет, ведь высадиться на них человечество вряд ли сможет в ближайшем будущем.
Полученные данные могут существенно изменить подход к поиску жизни во Вселенной и сузить список планет, на которые стоит обращать особое внимание.