Большая экзопланета может иметь условия, подходящие для жизни

Астрономы обнаружили, что экзопланета, которая больше чем вдвое превышает размер Земли, потенциально жизнепригода, таким образом сделав возможным поиск жизни на планетах, значительно больших Земли, но меньших Нептуна.

Об этом рассказывают в Кембриджском университете.

Команда ученых из этого вуза использовала данные о массе, радиусе и атмосфере экзопланеты K2-18b и определила, что планета, под ее богатой водородом атмосферой, может содержать жидкую воду в условиях, пригодных для поддержания жизни. Их результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Экзопланета K2-18b находится от нас на расстоянии 124 световых лет. Ее радиус в 2,6 раз больше радиуса Земли, а масса больше в 8,6 раз. Она вращается вокруг своей звезды в пределах жилой зоны, в которой температура может позволить воде находиться в жидком состоянии. Планета стала объектом существенного освещения в СМИ осенью 2019 года, когда две команды ученых сообщили об обнаружении водяного пара в ее богатой водородом атмосфере. Однако, степень атмосферы и условия под ней оставались неизвестными.

«Водяной пар был обнаружен в атмосферах ряда экзопланет, но, даже если планета находится в обитаемой зоне, это не обязательно означает, что на поверхности существуют жизнепригодные условия», - сказал доктор Никки Мадхусудхан из Кембриджского института астрономии, который руководил новым исследованием. «Чтобы установить перспективы жизнепригодности, важно получить единое понимание внутренних и атмосферных условий на планете, в частности, может ли жидкая вода существовать под атмосферой».

Учитывая большой размер K2-18b, было высказано предположение, что она будет более похожа на меньшую версию Нептуна, чем на большую версию Земли. Ожидается, что «мини-Нептун» будет иметь существенную водородную «оболочку», которая окружает слой воды высокого давления, с внутренним ядром из горной породы и железа. Если водородная оболочка слишком толстая, то температура и давление на поверхности водяного слоя, находящегося под ней, были бы слишком большими для поддержания жизни.

Теперь, Мадхусудхан и его команда показали, что, несмотря на размер K2-18b, ее водородная оболочка не обязательно слишком толстая, и слой с водой может иметь надлежащие условия для поддержания жизни. Они взяли имеющиеся наблюдения за атмосферой, а также массой и радиусом для определения состава и структуры атмосферы с внутренней средой, используя для объяснения этих данных детальные численные модели и статистические методы.

Исследователи подтвердили, что атмосфера богата на водород с большим количеством водяного пара. Они также обнаружили, что уровень других химических веществ, таких как метан и аммиак, ниже, чем ожидалось для такой атмосферы. Остается выяснить, можно ли эти уровни отнести к биологическим процессам.

Затем команда использовала атмосферные свойства как граничные условия для моделей планетарной среды. Они исследовали широкий спектр моделей, которые могли бы объяснить атмосферные свойства, а также массу и радиус планеты. Это позволило получить диапазон возможных условий в среде, включая меру водородной оболочки и температуру с давлением в слое с водой.

«Мы хотели узнать толщину водородной оболочки - насколько глубоко проникает водород», - сказал соавтор Мэттью Никсон, аспирант Института астрономии. «Хотя этот вопрос с несколькими решениями, мы показали, что для объяснения всех наблюдений вместе вам не нужно много водорода».

Исследователи обнаружили, что максимальная мера водородной оболочки, допускаемая данным, составляет около 6% массы планеты, хотя большинство решений требуют значительно меньше. Минимальное количество водорода составляет примерно миллионную часть массы, подобно массовой доли в земной атмосфере. В частности, ряд сценариев допускают океанский мир с жидкой водой под атмосферой при давлении и температуре, подобных тем, что есть в океанах Земли.

Это исследование открывает возможность поиска жизнепригодных условий и био-сигнатур за пределами Солнечной системы для экзопланет, значительно больших Земли, кроме землеподобных экзопланет. Кроме того, такие планеты, как K2-18b, являются более доступными для атмосферных наблюдений с помощью существующих и будущих наблюдений. Атмосферные ограничения, полученные в этом исследовании, можно будет уточнить, используя будущие наблюдения, полученные с помощью таких средств, как космический телескоп Джеймса Вебба.

Читайте еще интересные новости о космосе.