"Хотели бы вы немного льда со своей экзопланетой?" Для землеподобных миров это может быть непростой задачей

9 / 12 / 2021 07:19, автор: Анатолій Колесник
"Хотели бы вы немного льда со своей экзопланетой?" Для землеподобных миров это может быть непростой задачей - фото
Рисунок Kepler-186f, экзопланеты размером с Землю, с гипотетической поверхностью, включающей частичное покрытие льдом на полюсах. Credit: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Экзопланеты переживают период бума. За три десятилетия с момента первой подтвержденной планеты, вращающейся вокруг другой звезды, ученые зарегистрировали более 4000 из них. По мере роста списка увеличивается и желание найти экзопланеты, похожие на Землю, и определить, могут ли они быть оазисами для поддержания жизни, как наш земной шар.

Об этом рассказывают в Вашингтонском институте (UW).

В ближайшие десятилетия должны быть запущены новые миссии, которые смогут собирать все большие объемы данных об экзопланетах. Предусматривая эти будущие усилия, команда UW и Бернского университета сделала вычислительные симуляции более 200 000 гипотетических землеподобных миров — планет, имеющих тот же размер, массу, состав атмосферы и географию, что и современная Земля, — все они находятся на орбите звезд, как наше Солнце. Их цель заключалась в том, чтобы смоделировать, какие типы сред могут ожидать астрономы на реальных землеподобных экзопланетах.

Как они сообщают в статье, принятой к публикации в Planetary Science Journal и представленной 6 декабря на сайте препринтов arXiv, на этих симулированных экзопланетах часто не хватало одной общей черты современной Земли: частичного покрытия льдом.

«Мы, в сущности, смоделировали климат Земли на мирах вокруг разных типов звезд, и мы обнаружили, что в 90% случаев с жидкой водой на поверхности нет ледовых покровов, таких как полярные шапки», — сказал соавтор Рори Барнс, профессор астрономии и научный сотрудник Виртуальной планетарной лаборатории UW. «Когда лед присутствует, мы видим, что ледяные пояса – постоянный лед вдоль экватора – действительно более вероятны, чем ледовые шапки».

Результаты проливают свет на сложное взаимодействие между жидкой водой и льдом на землеподобных мирах, сказала ведущий автор Кейтлин Вильгельм, руководившая исследованием, когда была студенткой бакалавриата кафедры астрономии UW.

«Посмотрев на ледяной покров на землеподобной планете можно многое сказать о том, пригодна ли она для жизни», – сказал Вильгельм, который сейчас является научным сотрудником Виртуальной планетарной лаборатории. «Мы хотели понять все параметры – форму орбиты, осевой наклон, тип звезды – которые влияют на наличие льда на поверхности, и если да, то где».

ледяная шапка Землі

Композиционное изображение ледяной шапки, покрывающей арктический регион Земли, включая Северный полюс, сделанное на высоте 824 км над нашей планетой 12 апреля 2018 года полярно-орбитальным спутником NOAA-20. Credit: NOAA

Команда использовала одномерную модель энергетического баланса, которая вычислительно имитирует поток энергии между экватором и полюсами планеты для симулирования климата на тысячах гипотетических экзопланет в различных орбитальных конфигурациях вокруг звезд F-, G- или K-типа. Эти классы звезд, включающие наше собственное солнце G-типа, являются перспективными кандидатами для размещения дружественных для жизни миров в своих жилых зонах, также известных как зоны «Златовласки». Звезды F-типа немного горячее и больше нашего Солнца; звезды типа К немного холоднее и меньше.

В их симуляциях орбиты экзопланет варьировались от круглых до четко выраженных овальных. Команда также учла осевой наклон от 0 до 90 градусов. Наклон оси Земли составляет умеренные 23,5 градуса. Планета с наклоном на 90 градусов "сидела бы на боку" и испытывала экстремальные сезонные колебания климата, равно как планета Уран.

Согласно результатам симуляций, охватывавших период времени в 1 миллион лет для каждого мира, землеподобные миры демонстрировали климат, варьирующийся от климата "снежки" — со льдом, присутствующим на всех широтах — до климата "влажного парника", который, вероятно, похож на климат Венеры до того, как парниковый эффект зделал ее поверхность горячей настолько, чтобы расплавить свинец. Но несмотря на то, что большинство сред в симуляциях находились где-то между этими крайностями, частичный поверхностный лед присутствовал только на примерно 10% гипотетических, жизнеспособных экзопланетах.

Модель включала в себя естественные изменения со временем в осевом наклоне и орбите каждого мира, что частично объясняет общее отсутствие льда на жизнепригодных экзопланетах, сказал соавтор Рассел Дейтрик, постдокторант в Бернском университете и научный сотрудник Виртуальной планетарной лаборатории.

«Орбиты и осевой наклон постоянно меняются», - говорит Дейтрик. «На Земле эти вариации называют циклами Миланковича и имеют очень малую амплитуду. Но для экзопланет эти изменения могут быть достаточно велики, что может полностью ликвидировать лед или вызвать состояние "снежки"».

Когда присутствовал частичный лед, его распределение изменялось в зависимости от звезды. Вокруг звезд F-типа полярные ледяные шапки – вроде того, чем сейчас занимается Земля – встречались примерно в три раза чаще, чем ледяные пояса, тогда как для планет вокруг звезд G- и K-типов ледяные пояса встречались вдвое чаще, чем шапки. По словам Вильгельма, ледяные пояса также были распространены в мирах с экстремальными осевыми наклонностями, вероятно потому, что сезонные экстремальные условия оставляют полярный климат более изменчивым, чем в экваториальных регионах.

Земля-снежка

Древняя Земля в состоянии снежки в воображении художника. Credit: NASA

Выводы команды о льде в этих симулированных землеподобных мирах должны помочь в поиске потенциально жизнепригодных миров, показывая астрономам, что они могут ожидать, особенно насчет распределения льда и типов климата.

«Поверхностный лед обладает большой отражательной способностью и может определять, как экзопланета "выглядит" через наши приборы», - говорит Вильгельм. «Присутствие льда или его отсутствие также может повлиять на то, как климат изменится в долгосрочной перспективе, достигнет ли он экстремальных значений — например, "Земля-снежок" или парник, — или что-то более умеренное».

Однако сам лед или его отсутствие не определяет жизнепригодность.

«Жизнепригодность охватывает многие движущиеся части, а не только наличие или отсутствие льда», – сказал Вильгельм.

По словам Барнса, жизнь на Земле пережила периоды снежки, а также сотни миллионов лет без льда.

«Наша планета видела некоторые из этих экстремальных условий в своей истории», - говорит Барнс. «Мы надеемся, что это исследование закладывает основу для будущих миссий по поиску подходящих для жизни признаков в атмосферах экзопланет, а также для непосредственной визуализации экзопланет, показывая, что является возможным, что является распространенным, а что редким».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

ТЕГИ:

 

Последние новости

сегодня:

все новости


 
ПОПУЛЯРНЫЕ НОВОСТИ:
Стерненко: На Луганщине россияне публично казнили гражданских

11:08, 4 декабря 2022 г.
Стерненко: На Луганщине россияне публично казнили гражданских
 
6 - 11 декабря в Киеве проходят районные ярмарки

10:42, 6 декабря 2022 г.
6 - 11 декабря в Киеве проходят районные ярмарки
 
Война в Украине: оперативная информация на утро 04 декабря

07:30, 4 декабря 2022 г.
Война в Украине: оперативная информация на утро 04 декабря
 
Война в Украине: ситуация на вечер 08 декабря

18:39, 8 декабря 2022 г.
Война в Украине: ситуация на вечер 08 декабря
 
Рашисты держат темп по своим потерям

09:58, 6 декабря 2022 г.
Рашисты держат темп по своим потерям
 
 
ПОХОЖИЕ НОВОСТИ:
“Уэбб” раскрыл экзопланетную атмосферу в невиданных ранее дета...

00:05, 23 ноября 2022 г.
“Уэбб” раскрыл экзопланетную атмосферу в невиданных ранее дета...
 
В экзопланетной атмосфере обнаружен неожиданно тяжелый элемент

20:23, 17 октября 2022 г.
В экзопланетной атмосфере обнаружен неожиданно тяжелый элемент
 
Землеподобные экзопланеты вряд ли будут очередной “бледно-голу...

07:34, 21 сентября 2022 г.
Землеподобные экзопланеты вряд ли будут очередной “бледно-голу...
 
Астрономы рискуют неправильно интерпретировать планетарные сиг...

06:38, 16 сентября 2022 г.
Астрономы рискуют неправильно интерпретировать планетарные сиг...
 
Вокруг недалекой звезды обнаружена супер-Земля, возможно жизне...

09:49, 11 сентября 2022 г.
Вокруг недалекой звезды обнаружена супер-Земля, возможно жизне...
 
Цей сайт та сторонні віджети на ньому використовують COOKIE, що необхідно для повноцінної роботи сайту. “Куки” – це безпечна технологія збирання аналітичної інформації про відвідувачів. Їх можна відключити у налаштуваннях Вашого браузера. Погодитися на використання Cookie