Традиционная и расширенная зоны обитаемости: Традиционная зона обитаемости показана диагональной оранжевой полосой. Её расстояние от родительской звезды (горизонтальная ось, в астрономических единицах) увеличивается с ростом светимости, которая, в свою очередь, увеличивается с ростом массы звезды и её звёздного класса (M, K, G и т. д.), указанных на вертикальной оси. Эллипсы представляют собой расширения зоны обитаемости, описанные в исследовании. Источник: Амри Вандель
Астрономы давно ищут жизнь в довольно узком кольце вокруг звезды — «зоне обитаемости», где планета не должна быть слишком горячей или слишком холодной для существования жидкой воды. В новом исследовании утверждается, что это кольцо слишком строгое: на планетах с приливным захватом, где одно полушарие постоянно освещено, а на другом царит вечная ночь, тепло может циркулировать достаточно активно, чтобы жидкая вода сохранялась на тёмной стороне, даже если планета вращается вокруг холодных звёзд M- и K-типа, что не допускают консервативные климатические модели.
Исследование также указывает на то, что жидкая вода может существовать далеко за пределами классической внешней границы Солнечной системы, скрываясь подо льдом в виде подледниковых или внутриледниковых озёр. Это означает, что количество планет, на которых стоит искать воду и потенциально пригодные для жизни условия, может быть намного больше, чем предполагает традиционная карта.
Переосмысление классической обитаемой зоны
В течение многих лет астрономы при поиске жизни за пределами Земли руководствовались простым эмпирическим правилом: искать планеты в «обитаемой зоне» — узком диапазоне вокруг звезды, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. В нашей Солнечной системе эта зона находится примерно между орбитами Земли и Марса.
Но многие из открытых сейчас планет не вписываются в эту схему: они вращаются вокруг звёзд, которые сильно отличаются от нашего Солнца, и находятся ближе к внутренней границе обитаемой зоны или дальше от неё.
Новые модели планет с синхронным вращением
В новом исследовании опубликованном в The Astrophysical Journal астрофизик профессор Амри Вандель из Еврейского университета задаётся вопросом, что происходит, когда учёные нарушают предположения, заложенные в традиционные модели обитаемости.
Основное внимание уделяется экзопланетам с приливным захватом — мирам, которые всегда обращены к своей звезде одной и той же стороной. На таких планетах с одной стороны постоянно светло, а с другой — постоянно темно. Считается, что такая конфигурация препятствует образованию жидкой воды на поверхности и развитию жизни.
Анализ Ванделя говорит об обратном.
С помощью аналитической климатической модели, которая отслеживает температуру на поверхности таких планет, исследование показало, что на планетах, вращающихся вокруг звёзд спектрального класса M и K, может существовать жидкая вода на ночной стороне, даже если они вращаются значительно ближе к своей звезде, чем позволяют классические модели обитаемой зоны. Тепло, поступающее с дневной стороны, может поддерживать температуру на ночной стороне выше нуля, расширяя диапазон условий, в которых может существовать вода.
Последствия для будущих открытий
Это расширенное определение обитаемой зоны может помочь объяснить недавние наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб», который обнаружил водяной пар и другие летучие газы в атмосферах тёплых суперземель, находящихся на близком расстоянии от звёзд М-типа — планет, которые, как считалось ранее, находятся за пределами безопасного диапазона для существования поверхностной воды.
Исследование также рассматривает противоположную точку зрения, выходящую за пределы внешней границы обитаемой зоны. Даже на холодных планетах, удалённых от своих звёзд, жидкая вода может существовать под толстыми слоями льда в виде внутриледниковых озёр или подледниковых талых вод, что ещё больше расширяет обитаемую зону и значительно увеличивает количество миров, на которых может существовать водная среда.
Пересмотрев предположения, лежащие в основе концепции обитаемой зоны, и пересчитав её границы, авторы этого исследования предлагают астрономам искать условия, подходящие для жизни, на планетах, которые раньше считались непригодными для жизни.