Да би се могла сматрати погодном за живот, планета мора да има течну воду. Ћелијама, најмањој јединици живота, треба вода да би извршили своје функције. Да би течна вода постојала, температура планете мора бити тачна. Али како је са величином планете?
Без довољне масе планета неће имати довољно гравитације да задржи своју воду. Нова студија покушава да схвати како величина утиче на способност планете да се задржи на води и, као резултат, на њену животну способност.
Питање о томе шта би могло учинити планету погодном за живот је текућа расправа. Не само за егзопланете, већ и за неке месеце у будућности нашег Соларног система. Научници имају прилично добру идеју колико енергије треба да планета добије од своје звезде да би одржала течну воду. То је створило популарни појам „Зона златокоса“, или обалне зоне насељене зоне, распон близине који није ни преблизу, ни превише удаљен од звезде да би течна вода остала на планети.
Са тражењем егзопланета у појачаним зонама које се повећавају, а како добијамо боље телескопе и технике за детаљније проучавање егзопланета, научницима је потребно више ограничења на оним планетама на којима треба да троше посматрајући ресурсе. Као што овај рад показује, маса планете би могла бити користан филтер.
Нови рад је назван „Атмосферска еволуција у воденим светима мале гравитације“. Објављено је у Тхе Астропхисицал Јоурнал. Главни аутор је Цонстантин В. Арнсцхеидт, студент на МИТ-у.
Да би се одржала течна вода на њеној површини и атмосфери, егзопланета или егзоон морају имати довољно масе, у супротном ће вода и атмосфера једноставно испливати у свемир. И мора се задржати на својој води довољно дуго да се живот појави. Астрономи користе бројку од милијарду година да би се то догодило.
„Када људи размишљају о унутрашњим и спољашњим ивицама настањиве зоне, склони су размишљати о томе само просторно, што значи колико је планета близу звезди“, рекао је Константин Арнсцхеидт, први аутор рада. „Али у ствари, постоји много других променљивих станишта, укључујући масу. Постављање доње границе стамбености у погледу величине планете даје нам важно ограничење у нашем сталном лову на усељиве егзопланете и ексооне. "
Величина и домет настањене зоне зависе од звезде. Мања, мање енергична звезда попут црвеног патуљака, ствара насељу ближу себи него већа звезда попут нашег Сунца. То се добро разуме. Ако је планета предалеко од звезде, вода се смрзава. Сувише близу, дешава се и ефекат белог стакленика, а вода се претвара у пару и може заврети у свемир.
Али за мале планете мање масе, догађа се више. Можда ће моћи да се одупру од ефекта белог стакленика.
Како се планета мање масе загрева, атмосфера се шири. Оно постаје веће у односу на величину планете коју окружује. То има два ефекта: повећана величина површине значи да атмосфера може да апсорбује више енергије него раније, а може и зрачити више енергије него што је некада.
Према резултатима истраживања, свеукупни резултат тога је да проширена атмосфера зауставља ефекат стаклене баште и они могу одржавати површинску течну воду. То значи да могу бити ближе својој звезди без губитка воде, чиме се проширује зона Голдилоцкс за мање егзопланете.
Наравно, постоји ограничење Ако је планета мале масе сувише мала, неће имати довољно гравитације, атмосфера ће јој бити одузета, а вода ће јој бити одузета или замрзнута на површини. То значи да су изгледи за живот магловити. Истраживачи кажу да постоји критична доња граница да би планета могла да буде усељива. То значи да не само да постоји опсег близине звезде који одређује животну способност планете, већ постоји и ограничење величине.
Једноставно речено, планета може бити премала да би се могла уселити, чак и ако се налази у зони Голдилоцкс.
Та критична величина, према Арнсцхеидту и другим ауторима студије, износи 2,7 процената масе Земље. Кажу да је било која мања од тога, и планета се једноставно неће моћи задржати у својој атмосфери и води довољно дуго да се живот појави. У контексту, Месец чини 1,2 процента масе Земље, а Меркур 5,53 процента.
Истраживачи користе примере планета на комети. Комете имају много воде, која се сублимира када се приближе Сунцу. Али им недостаје потребна маса да задрже ову пару и никада не могу да формирају атмосферу. Вода се губи у свемиру. Дакле, планета која је била премала, чак и ако има пуно воде, никада је не би задржала на њој.
Истраживачи су користили моделе за процену зоне становања планете мале масе око две различите врсте звезда: типа М или црвене патуљкасте звезде и звезде типа Г попут нашег Сунца.
Они су можда решили још једно дугогодишње питање хабилности у нашем Соларном систему. Јупитерови лунови Ганимеде, Цаллисто и Еуропа имају доста течне воде заробљене у слојевима леда. Астрономи су се запитали да ли ће бити усељиви када Сунце зрачи више енергије у неком тренутку своје звјездане будућности. Али према ауторском делу, њима недостаје маса да задрже ту воду, чак и ако им постане довољно топло. Ганимеде се приближава, са 2,5% масе Земље, али је довољно мали да буде "налик комети" и изгуби сву своју воду у свемир.
"Водени свети мале масе су фасцинантна могућност у потрази за животом. Овај рад показује колико је њихово понашање вероватно у поређењу са планетима сличним Земљи", рекао је Робин Вордсвортх, ванредни професор науке и инжењерства о животној средини у СЕАС и виши аутор студије. "Једном када опажања за ову класу објеката постану могућа, биће узбудљиво покушати директно тестирати та предвиђања."
Истраживачи су направили неке неопходне претпоставке у свом раду. Претпоставили су да је атмосфера њихових света са малом масом била чиста водена пара. Такође су претпоставили да је вода фиксирана на 40% масе планете. Такође су игнорисали и неке друге факторе, као што су вожња ЦО2, облак облака и хемија океана. Једноставно је превише варијабли које се могу моделирати у овој фази њиховог рада.
Аутори се такође баве идејом усељивих егзоона, а не егзопланета. Могуће је да би у другим соларним системима месеци били вероватнији за становање од планета. У том случају играју се и други фактори, попут сила плима. То би могло бити посебно тачно око звезда типа М или црвених патуљака. То је зато што је ободна стамбена зона око ових звезда ниске енергије већ знатно ближа звезди него око звезде типа Г попут нашег Сунца. Комбиноване гравитационе силе егзоона, његове планете и звезде могу у потпуности елиминисати погодност становања.
Они такође признају неке од широког спектра других фактора који утичу на усељеност. На пример, иако су месеци попут Ганимеда можда премали да би се могли настанити у свом моделу, њихов живот може бити живот у њиховим подземним океанима, где вода спречава да исцури дебелим слојем леда.
Треба пуно више радити на утврђивању усељивости. Како аутори кажу у свом раду, „Даљњи рад би могао размотрити сложеније моделе хидродинамичког бега“. Постоји више разноликости и сложености егзопланета него што то тренутно знамо, али ова студија почиње да се бави неким од њих.
Више:
- Изјава за штампу: Зона голдилоцкс за величину планете
- Истраживачки рад: Атмосферска еволуција у воденим светима мале гравитације
- Свемирски магазин: Које су стамбене зоне најбоље за истинско тражење живота?
