В поисках водного мира. Астрономы выяснили, на каких планетах в Млечном Пути есть вода

AOinformНаука 08.12.2023 в 08:062950

Фото: Universe Today

Обнаружение воды на других планетах играет важную роль в определении того, насколько они пригодны для существования жизни.

Сейчас астрономам известны примерно 60 каменистых экзопланет, которые вращаются в зоне обитаемости своих звезд. То есть на них может быть вода в жидком виде. Для определения того, может ли быть на этих планетах жизнь, важную роль играет обнаружение воды в их атмосферах. Авторы исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, с помощью моделирования определили, какова вероятность того, что на известных каменистых планетах находится жидкая вода на поверхности или под ней, пишет Universe Today.

Половина звезд в нашей галактике является красными карликами и именно возле них были обнаружены большинство экзопланет, которые находятся в зоне обитаемости. Но на красных карликах часто происходят очень мощные вспышки, сильнее, чем на Солнце. Поэтому такие выбросы энергии и плазмы могут уничтожить атмосферу планеты, а за ней исчезнет и вода на поверхности. Но, возможно, на таких каменистых планетах вода в жидком виде находится под поверхностью, хотя сами миры могут либо вообще не иметь атмосферы или она будет очень разреженная. Но жизнь в таких подземных водах все же может существовать.

Авторы исследования взяли список известных каменистых экзопланет, которые находятся в зоне обитаемости своих звезд, что предполагает теоретическое наличие жизни, и создали модели недр 28 миров. При этом модели предполагали наличие четырех разных слоев у планет: железного ядра, каменистой мантии, слоя льда под высоким давлением и поверхностного слоя льда или воды.

По словам ученых, кроме структуры планеты, ее тепловой баланс играет важную роль в содержании в ней жидкой воды. Есть два способа, с помощью которых планета может создавать тепло:

радиогенное тепло, возникает в результате радиоактивного распада изотопов урана, тория и калия в мантии и коре планеты;
приливный нагрев возникает из-за трения, создаваемого орбитой и вращением планеты.

Ученые использовали оба способа создания тепла в своих моделях.

Некоторые из планет в исследовании хорошо известны:

Проксима Центавра b — это ближайшая к Земле экзопланета;
экзопланеты уже известной звездной системы TRAPPIST-1;
экзопланеты, в том числе TOI 700d, которые очень похожи на Землю по размерам.

Основываясь на массе и диаметре каждой планеты, ученые определили массовую долю воды для каждого из 28 миров. Это мера того, какую часть массы каждой планеты составляет вода. В результате моделирования был получен диапазон массовых долей воды для каждой планеты. Ученые обнаружили, что все 28 планет в их выборке могут иметь глобальную ледяную или водную поверхность. Некоторым из них даже не нужна атмосфера.

Согласно исследованию, на планетах с температурой поверхности ниже температуры плавления все еще может быть вода, но она будет покрыта льдом. Если выход тепла из недр будет достаточно высоким, то эти миры могут содержать подземные резервуары с жидкой водой. При этом ученые считают, что на некоторых из 28 планет так много воды, что они могут быть водными мирами. В этих случаях водяной пар может обеспечить достаточное атмосферное давление для сохранения поверхностных океанов. Например, такими планетами могут быть Kepler-62 f, Kepler-452 b и Kepler-442 b.

Если некоторые из результатов исследования верны, то водных миров, даже с подземными океанами, может быть больше, чем сейчас принято считать. И даже под поверхностью в этих океанах может процветать жизнь.