Земля
Земля находится прямо в центре обитаемой зоны нашего Солнца, и это очень удобное место для зарождения и существования жизни. Мы наслаждаемся относительно стабильным климатом и необходимым количеством тепла, которое позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты.
Новое исследование показывает, что на внешнем краю обитаемой зоны звезды условия будут выглядеть куда менее привлекательными. Эта граница является опасным местом для жизни, в котором длинные ледниковые периоды чередуются с короткими оттепелями, что несёт неблагоприятные последствия для развития сложной жизни.
Такой климатический цикл, основанный на изменениях количества углерода, был смоделирован в рамках гранта Обитаемые Миры НАСА Джейкобом Хакком- Мишра (Jacob Haqq-Misra) – исследователем некоммерческого института Blue Marble (Сиэтл). Документ основан на исследовании, опубликованном в 2015 году астрофизиком Кристеном Мену (Kristen Menou) из Университета Торонто.
На сегодняшний день на Земле, наблюдается увеличение выбросов парниковых газов (в основном, в результате деятельности человека), в результате чего тают ледники. Как полагают учёные этот же процесс, но уже в результате естественных причин происходит и на других планетах.
Как правило ледяная планета нагревается в результате выбросов углекислого газа в атмосферу вулканами, что приводит к парниковому эффекту. Ледники тают, и планета становится пригодной для жизни. После достижения этой точки, согласно исследованию 2015 года, климат планеты должен стабилизироваться. Однако последние исследования показывают, что планета с высокой концентрацией углекислого газа в атмосфере может вернуться к ледниковому периоду.
В новом исследовании говорится, что из-за более высокой кислотности дождевой воды, со временем, силикатные породы поглощают значительную часть углекислого газа, удаляя его из атмосферы. Таким образом планета становится холоднее, и поверхность снова замерзает. Наступает новый ледниковый период, который продолжается до тех пор, пока вулканы опять не насытят атмосферу достаточным количеством углерода, что опять приведёт к временному потеплению.
“Мы расширили исследование 2015 года путём разработки модели с более реалистичной физикой”, сказал Хакком-Мишра. “Мы также рассмотрели, как эти циклы зависят от типа звезды хозяина” добавил он.
Модель показывает, что для таких звёзд, как наше Солнце (звёзды G класса), углеродные циклы происходят только на планетах, которые производят меньше углекислого газа, чем современная Земля. Это говорит о том, что сегодня земляне не рискуют увидеть новый ледниковый период, однако ранняя Земля, возможно, переживала подобные события.
Обитаемая зона
На небольших карликах (например, K и М классов), эти циклы не возникают из-за взаимодействия излучения звезды с поверхностью водяного льда на планете. Вода довольно хорошо поглощает видимый свет на более коротких инфракрасных длинах волн (такие как в основном излучают звёзды K и M класса). Это позволяет планетам этих звезд оставаться тёплыми и стабильными, даже на краю обитаемой зоны.
Однако есть один нюанс. В начале своего жизненного цикла звезды М класса горят жарче и есть риск того, что если планета располагается недалеко от такой звезды и не имеет достаточного количества воды, то она (вода) просто выкипит ещё до того, как звезда остынет и стабилизируется.
Группа Хакк-Мишра также обнаружила, что в спектре звёзд горячее, чем Солнце, таких как звёзды F класса, преобладают те длины волн, которые плохо отражаются водяным льдом, в результате чего его будет очень трудно разогреть. Поэтому исследователи предполагают, что звёзды G и К класса будут наиболее подходящими кандидатами около которых можно обнаружить обитаемые планеты на краю зоны “златовласки”.
“Такие системы будут наилучшими целями для поиска обитаемых планет”, подчеркнул Хакк-Мишра.