Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 27.07.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Мини-Нептуны могут превращаться в экзопланеты, подобные Земле

Мини-Нептуны могут превращаться в экзопланеты, подобные Земле
shortstoryf

В космическом пространстве существуют два явления, которые могут мешать стать экзопланете потенциально обитаемой — это приливные силы и активная звёздная деятельность. Но как установили исследователи из Вашингтонского университета (UW), эти же преграды в одном случае, могут стать помощью в другом случае, для определённых планет, вращающихся вокруг звёзд с малой массой.

В работе, опубликованной в журнале Astrobiology, аспирант из UW Родриго Люгер и его напарник Рори Барнес, утверждают, что эти две силы могли бы объединиться друг с другом, чтобы преобразовать непригодные для жизни мини-Нептуны (большие планеты на внешних орбитах звёздных систем с твёрдым ядром и плотной водородной атмосферой) в потенциально обитаемые миры без вредных газов.

Большинство звёзд в нашей галактики являются объектами с низкой массой, которые известны как звёзды M-класса, или карлики. Эти звёзды меньше и тусклее Солнца, их потенциальные зоны обитания располагаются ближе, чем у Солнца, поэтому они являются хорошими целями для поиска и изучения планет, возможно пригодных для жизни. Астрономы предполагают, что в ближайшее время будет обнаружено много планет, подобных Земле, и суперземель в «зелёной» зоне вокруг этих планет. Суперземли являются планетами, большими по массе, чем наша Земля, но, в то же время, они меньше, чем газовые гиганты, даже такие как Нептун и Уран.

«Есть множество процессов, которые кажется незначительными на Земле, но могут затронуть возможность обитаемости планет вокруг М-карлика. К двум из таких явлений и относятся периодические эффекты и звёздная деятельность», — сказал Люгер.

Приливные силы являются гравитационным эффект звезды, который оказывает влияние на планету на её орбите и сильнее проявляется на той стороне планеты, которая в настоящее время повёрнута к ней, чем на противоположной. Это связано с тем, что с увеличением расстояния от источника силы, гравитационное взаимодействие ослабевает. Это натяжение может придать планете эллипсоидальную или подобную яйцу форму, а также заставить планету передвинуться ближе к звезде.

«Это одна из тех причин, по которой у нас на Земле происходят приливы и отливы. Периодические силы и от Луны, и от Солнца влияют на океаны, из-за чего мы и наблюдаем такие явления, которые называются приливами. К счастью для Земли, это проявляется только в океанах, да и прилив происходит высотой всего в несколько метров. Но близкие планеты, как те, которые находятся в зонах обитания вокруг М-карлика, испытывают на себе намного более сильные периодические силы», — продолжает Люгер.

Это растяжение создаёт трение внутри планеты, в результате чего высвобождается огромное количество энергии: может возникнуть поверхностный вулканизм, а в некоторых случаях может произойти разогрев планеты, запуститься парниковый эффект и вся вода просто выкипит с поверхности планеты, что автоматически исключит её из возможных объектов с жизнью. Активная звёздная деятельность также может исключить любую возможность возникновения жизни на таких экзопланетах. М-карлики очень ярко светят во время своей молодости и испускают много высокоэнергетических рентгеновских частиц и ультрафиолетового излучения, которые могут нагреть верхние слои атмосферы планеты, порождая сильные ветры. В опубликованной статье Люгер и Барнес показали, что вся вода на поверхности планеты может быть потеряна в результате такой жизнедеятельности звезды в течение нескольких первых сот миллионов лет после её формирования. Но на самом деле, успокаивают учёные, всё не так мрачно, как звучит на первый взгляд. Используя компьютерные модели, Люгер и Барнес нашли, что периодические силы и унос атмосферы могут иногда сформировать планеты, которые начинают свою жизнь как мини-Нептуны, в потенциально пригодные для жизни миры.

Но как это преобразование происходит? Мини-Нептуны как правило формируются далеко от своих родных звёзд в результате соединения молекул льда с газами водорода и гелия в очень большом количестве. В результате этого формируются ледяные твёрдые ядра, окружённые массивными газообразными атмосферами.

«Первоначально, эти планеты являются жутко холодными, неприветливыми мирами. Но не все планеты всегда остаются на своём месте. Наряду с другими процессами, приливные силы могут вызвать перемещение планеты во внутреннюю часть системы, ближе к своей звезде. Этот процесс может принести миниатюрный Нептун в пригодную для жизни зону, где они подвергаются воздействию намного более высоким уровням рентгеновского и ультрафиолетового излучения», — продолжает Люгер.

Это может в свою очередь привести к быстрой потере атмосферных газов в космическое пространство, что в конечном счёте приведёт к формированию безводородной планеты с твёрдым ядром в зоне обитания. Такие планеты авторы называют «обитаемыми выпаренными ядрами» (habitable evaporated cores).

«На такой планете, вероятно, будет много воды на поверхности, так как её недра богаты льдом. Однажды, этот лёд на такой планете может растаять и сформировать океаны, что в конце концов приведёт к возникновению в них жизни».

Авторы отмечают, что кроме этого должны осуществиться ещё и множество других условий. Одно из них — правильное развитие атмосферы, способной поддерживать и создавать глобальную рециркуляцию питательных веществ. Другое условие заключается в том, что время активности процессов должно быть точно выверено. Если потеря водорода и гелия происходит слишком медленно во время формирования экзопланеты, на ней будет преобладать газовая составляющая. поэтому скалистый мир не сможет сформироваться. Если же экзопланета будет терять газы слишком быстро, то это приведет к быстрой потере всей её воды.

«Так или иначе, но практический результат заключается в том, что процесс преобразования мини-Нептунов в подобный Земле мир вполне реален и может быть единственным условием для формирования пригодных для жизни миров вокруг звезд M-класса».

Изображение
мини-Нептуны

На этом рисунке художник показал процесс превращения экзопланеты из мини-Нептуна в землеподобную, посредством постепенного испарения атмосферных газов. Источник: Rodrigo Luger / NASA images

По информации Вашингтонского университета.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google