Экзопланеты с мировым океаном могут быть пригодными для возникновения жизни

В настоящее время насчитывается около пятидесяти известных экзопланет, размер которых колеблется от размера Марса до нескольких размеров Земли, и которые также находится в зоне обитания своих звезд — орбитальное расстояние, в пределах которого их температура поверхности допускает жидкую воду. Эти экзопланеты в настоящее время являются нашими лучшими кандидатами на существования жизни.

Когда, однако, экзопланета в жилой зоне имеет десятки процентов от ее общей массы в качестве воды, и если ей не хватает атмосферы с водородом или газообразным гелием, это называется «водным миром».

Некоторые ученые утверждают, что водные миры маловероятны для жизни. Им не хватает поверхности суши, которая ведет карбонатно-силикатный цикл, процесс, в котором углекислый газ, который считается необходимым для поддержания благоприятных температур поверхности, сбалансирован между атмосферой и внутренним пространством планеты.

Астроном Амит Леви и его коллега повторно проанализировали физические и геологические механизмы в водных мирах. Они обнаруживают, что, когда давление атмосферного диоксида углерода является достаточно высоким, морской лед может обогащаться химическими веществами, отличными от воды, что фактически уравновешивает давление газа примерно так же, как карбонатно-силикатный цикл.

Ученые считают, что для того, чтобы этот эффект работал, планете нужно вращаться примерно в три раза быстрее Земли; это позволяет развивать полярную ледяную шапку и создавать температурный градиент в океане, который помогает поддерживать такой механизм.

Кроме того, этот температурный градиент будет поддерживать циклы замораживания-оттаивания, необходимые для эволюции жизни в водных мирах, в соответствии с ограничениями пребиотической химии.

Они вычисляют новую «пригодную для жилья зону» для этого процесса вокруг Солнцеподобных и меньших звезд; он обычно попадает в пределы обычного диапазона обитаемых зон.

В заключение отметим, что для очень маленьких звезд (меньше половины размера Солнца) механизм не будет работать, потому что экзопланеты в его обитаемой зоне, вероятно, повернуты к своей звезде всегда одной и той же стороной.

Больше информации: Ramses M Ramirez et al. The Ice Cap Zone: A Unique Habitable Zone for Ocean Worlds, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2018). DOI: 10.1093/mnras/sty761