Согласно моделированию, каменистые экзопланеты с атмосферой, в которой преобладают газообразный водород и гелий, могут сохранять жидкую воду на поверхности и обладать умеренным климатом в течение миллиардов лет. Результаты исследования, представленного в журнале Nature Astronomy, показывают, что даже миры, сильно отличающиеся от Земли, могут быть потенциально обитаемыми на протяжении долгого периода своей истории.
«Одна из причин наличия на Земле жидкой воды – ее атмосфера. Благодаря своему естественному парниковому эффекту наша планета улавливает ровно столько тепла, сколько необходимо для существования океанов, рек и осадков. Однако атмосфера Земли в прошлом была совсем другой по составу и в основном включала водород и гелий», – рассказывают авторы исследования.
Процессы, вносящие вклад в формирование атмосферы ранней Земли, в представлении художника. Credit: Dan Durda/Southwest Research Institute
Поскольку газообразные водород и гелий находятся в легком доступе в протопланетных дисках вокруг молодых звезд, все развивающиеся миры накапливают оболочки, в которых преобладают эти два элемента. Однако со временем большинство каменистых планет утрачивают эту первичную атмосферу в пользу более тяжелых элементов, в случае с Землей это кислород и азот.
«Но все же некоторые крупные экзопланеты на большом расстоянии от своих звезд могли бы сохранить атмосферы с преобладанием водорода и гелия. Мы рассмотрели их эволюцию. Разработанная модель позволила нам предсказать продолжительность, в течение которой экзопланеты, богатые водородом и гелием, могут содержать жидкую воду на своей поверхности. Оказалось, что в зависимости от массы и расстояния от звезды они могут сохранять умеренную поверхностную среду до 8 миллиардов лет при условии, что атмосфера достаточно плотная и от ста до тысячи раз протяженнее земной», – пояснили авторы исследования.
Суперземля в представлении художника. Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle
Стоит отметить, что хотя для решения многих поднятых вопросов, таких как вероятность образования рассмотренных экзопланет или процесса накопления ими жидкой воды, необходимы будущие исследования, результаты показывают: условия, пригодные для возникновения жизни, могут сильно отличаться от тех, к которым мы привыкли на Земле.
«Чтобы на таких экзопланетах долгое время была жидкая вода, у них должна быть атмосфера определенной толщины. Мы не знаем, насколько это распространено. И даже при правильных условиях неясно, насколько вероятно появление жизни в таком экзотическом месте. Это вопрос к астробиологам. Тем не менее, в исследовании мы показали, что наше ориентированное на Землю представление о пригодной для жизни планете может быть слишком узким», – заключили авторы исследования.