Жидкая вода может существовать на планетах, сильно отличающихся от Земли
Жидкая вода является важным условием для развития жизни на планете. Согласно новому исследованию, жидкая вода также может существовать миллиарды лет на планетах, сильно отличающихся от Земли. Это ставит под сомнение наше нынешнее представление о потенциально обитаемых планетах, ориентированное только на Землю.
Жизнь на Земле зародилась в океанах. Таким образом, в поисках жизни на других планетах потенциал жидкой воды является критическим компонентом. Чтобы найти воду, астрономы традиционно искали планеты, похожие на нашу. Тем не менее, жидкая вода не обязательно должна возникать при тех же обстоятельствах, что и на Земле.
Теперь ученые из Бернского и Цюрихского университетов сообщают в исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, что благоприятные условия для жидкой воды могут существовать в течение миллиардов лет на планетах, которые почти не напоминают нашу родную Землю.
Древние атмосферы
«Одной из причин того, что вода на Земле может быть жидкой, является ее атмосфера», — объясняет соавтор исследования Равит Хеллед, профессор теоретической астрофизики Цюрихского университета и член NCCR PlanetS. «Благодаря своему естественному парниковому эффекту она улавливает ровно столько тепла, сколько необходимо для создания правильных условий для океанов, рек и дождя».
Однако атмосфера Земли в ее древней истории была совсем другой. «Когда планета впервые сформировалась из космического газа и пыли, она собрала атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия — так называемую первичную атмосферу», — отмечает Хеллед. Однако в ходе своей эволюции Земля утратила эту первозданную среду.
Другие, более массивные планеты могут создавать первозданную атмосферу гораздо большего размера, которую в некоторых случаях они могут сохранять неопределенно долгое время.
«Такие массивные первичные атмосферы также могут вызывать парниковый эффект — как сегодняшняя атмосфера Земли. Поэтому мы хотели выяснить, могут ли эти атмосферы помочь создать необходимые условия для жидкой воды», — говорит Равит Хеллед.
Жидкая вода на миллиарды лет
Для этого исследовательская группа тщательно смоделировала бесчисленное количество планет и их развитие в течение миллиардов лет. Они учитывали не только свойства атмосфер планет, но и интенсивность излучения соответствующих звезд, а также внутреннее тепло планет, излучаемое наружу.
В то время как на Земле это геотермальное тепло играет лишь незначительную роль в условиях на поверхности, оно может вносить более значительный вклад на планетах с массивной первичной атмосферой.
«Мы обнаружили, что во многих случаях первичная атмосфера была потеряна из-за интенсивного излучения звезд, особенно на планетах, которые находятся близко к своей звезде. Но в тех случаях, когда атмосфера сохраняется, могут возникнуть подходящие условия для жидкой воды», — сообщает Марит Мол Лус, ведущий автор исследования. По мнению ученых, «в тех случаях, когда достаточное количество геотермального тепла достигает поверхности, излучение от такой звезды, как Солнце, даже не нужно, так что на поверхности преобладают условия, допускающие существование жидкой воды».
Возможно, самое главное, что полученные результаты показывают, что такие условия могут сохраняться в течение очень длительных периодов времени — до десятков миллиардов лет.
Расширение горизонта поиска внеземной жизни
«Для многих это может стать неожиданностью. Астрономы обычно ожидают, что жидкая вода будет появляться в областях вокруг звезд, которые получают нужное количество излучения: не слишком много, чтобы вода не испарялась, и не слишком мало, чтобы она не вся замерзла», — говорят исследователи.
«Поскольку наличие жидкой воды является вероятным предварительным условием для жизни, а для возникновения жизни на Земле, вероятно, понадобилось много миллионов лет, это может значительно расширить горизонт поиска инопланетных форм жизни. Основываясь на наших результатах, он может распространиться даже на так называемые свободно плавающие планеты, которые не вращаются вокруг звезды».
Тем не менее ученые остаются осторожными: «Хотя наши результаты впечатляют, к ним следует относиться с долей скептицизма. Чтобы на таких планетах долгое время была жидкая вода, на них должно быть достаточное количество атмосферы. Мы не знаем, насколько это распространено».
«И даже при правильных условиях неясно, насколько вероятно появление жизни в такой экзотической потенциальной среде обитания. Это вопрос к астробиологам. Тем не менее, нашей работой мы показали, что наше ориентированное на Землю представление о пригодной для жизни планете может быть слишком узким».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.