Відкриття тисяч планет, що обертаються навколо зір поза Сонячною системою, поставило принципово важливе для сучасної науки питання про можливість появи життя на цих планетах. Важливою умовою для існування життя на планеті є те, чи може вона утримувати атмосферу й щоб атмосфера не була повністю втрачена на початку життя планети. Нове дослідження, виконане дослідниками з Віденського університету та Інституту космічних досліджень в Ґраці, вказує на те, що молоді зорі можуть швидко знищити атмосферу потенційно придатних для життя планет. Це є суттєвою проблемою для формування життя поза Сонячною системою. Результати дослідження незабаром оприлюднить журнал Astronomy & Astrophysics Letters.
Одним з найактуальніших питань сучасної науки є пошук у Всесвіті планет зі схожими до Землі атмосферами й умовами на поверхні, тобто потенційно придатних для життя. Багато з недавно виконаних досліджень присвячено планетам, що обертаються навколо зір, які називають М-карликами. Вони менші, ніж Сонце, і їх найбільше в околі Сонячної системи.
Синя смужка на зображенні ― атмосфера Землі, освітлена Сонцем. Фото з сайту https://phys.org.
Основна рушійна сила втрат атмосфер у космосі — центральна зоря навколо якої обертається планета. Зорі мають сильні магнітні поля, що спричиняють викиди високоенергетичного рентгенівського та ультрафіолетового випромінювання. Ці явища відомі під загальною назвою «активність зорі». Молоді зорі мають високий рівень активності й тому випромінюють надзвичайно велику кількість рентгенівських та ультрафіолетових променів. З віком активна діяльність зір швидко зменшується. Для планет, які обертаються навколо М-карликів, суттєвим є те, що на відміну від таких зір, як Сонце, котрі швидко зменшують активність через кілька сотень мільйонів років, М-карлики часто залишаються високоактивними протягом мільярдів років.
Високе випромінювання енергії є важливим фактором, оскільки енергія поглинається високо в атмосфері планети, спричиняючи нагрівання газу. В атмосфері Землі газ нагрівається до температури понад 1000 градусів Цельсія у верхньому її шарі, який називають термосферою. Це шар, де літають космічні апарати, такі як штучні супутники і Міжнародна космічна станція. Термосфери планет, що обертаються навколо молодих зір з високим рівнем активності, нагріваються до набагато вищих температур. Це в окремих випадках може призвести до того, що газ витече з планети. Як в такому разі швидко втрачають атмосфери планети, схожі на Землю, досі докладно не вивчено.
У новому дослідженні науковці вперше підрахували, як швидко схожа не земну атмосфера буде втрачена у планети, що обертається навколо дуже активної молодої зорі. Розрахунки показали: можуть бути екстремальні гідродинамічні руйнації атмосфери, що призведе до її повної втрати менш ніж за мільйон років (для еволюції планети це становить майже мить).
Ці результати мають суттєві наслідки для розуміння ранньої еволюції Землі та формування навколо M-карликів атмосфери, схожої до земної. Для Землі найвірогіднішим поясненням того, чому атмосфера не була втрачена, є те, що в ранній атмосфері переважав вуглекислий газ. Він охолоджував верхню атмосферу, випромінюючи інфрачервоні промені в космос. Це захистило її від нагрівання, спричиненого високою активністю молодого Сонця. Азот в атмосфері Землі не міг домінувати, як зараз, аж до кількох сотень мільйонів років, коли активність Сонця знизилася значно.
Науковці припускають: планети, які обертаються навколо зір класу М, можуть формувати схожі на земні атмосферу й поверхню тільки після зниження рівня активності зорі, що може тривати до декількох мільярдів років. Найімовірніше, що багато планет біля таких зір мають дуже тонкі атмосфери, або не мають їх взагалі. В обох випадках поява життя в таких системах є менш імовірним, ніж вважалося раніше.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
