Жизнь на Земле зародилась в океанах. Таким образом, в поисках жизни на других планетах потенциал жидкой воды является ключевым компонентом. Чтобы найти его, ученые традиционно искали планеты, похожие на нашу. Тем не менее, долговременная жидкая вода не обязательно должна возникать при тех же обстоятельствах, что и на Земле. Исследователи из Бернского и Цюрихского университетов, которые являются членами Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS, сообщают в исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, что благоприятные условия могут существовать даже в течение миллиардов лет на Земле. планеты, которые почти не напоминают нашу родную планету.
Первобытные теплицы
«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 он улавливает ровно столько тепла, сколько необходимо для создания правильных условий для океанов, рек и дождя», — говорит исследователь.
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 своего развития Земля утратила эту первозданную атмосферу.
Другие, более массивные планеты могут собирать первозданную атмосферу гораздо большего размера, которую в некоторых случаях они могут сохранять неопределенно долгое время. «Такие массивные первичные атмосферы также могут вызывать парниковый эффект — очень похожий на сегодняшнюю атмосферу Земли. Поэтому мы хотели выяснить, могут ли эти атмосферы помочь создать необходимые условия для жидкой воды», — говорит Хеллед.
Жидкая вода на миллиарды лет
Для этого команда тщательно смоделировала бесчисленное количество планет и смоделировала 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, близких к своей звезде. Но в тех случаях, когда атмосферы остаются, могут возникнуть подходящие условия для жидкой воды». сообщает Марит Мол Лус, доктор философии. студент и ведущий автор исследования. По словам исследователя из Бернского и Цюрихского университетов, «в тех случаях, когда достаточное количество геотермального тепла достигает поверхности, излучение от звезды, подобной Солнцу, даже не нужно, так что на поверхности преобладают условия, допускающие существование жидких вода.»
«Возможно, самое главное, наши результаты показывают, что эти условия могут сохраняться в течение очень длительных периодов времени — до десятков миллиардов лет», — отмечает исследователь, который также является членом NCCR PlanetS.
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 радиации: не слишком много, чтобы вода не испарялась, и не слишком мало, чтобы не все замерзает», — объясняет соавтор исследования Кристоф Мордасини, профессор теоретической астрофизики Бернского университета и член NCCR PlanetS.
«Поскольку наличие жидкой воды является вероятным предварительным условием для жизни, а для возникновения жизни на Земле потребовалось много миллионов лет, это может значительно расширить горизонт поиска инопланетных форм жизни. Судя по нашим результатам, она может появиться даже на так называемые свободно плавающие планеты, которые не вращаются вокруг звезды», — говорит Мордасини.
Тем не менее, исследователь остается осторожным: «Хотя наши результаты впечатляют, их следует рассматривать с долей скептицизма. Чтобы на таких планетах долгое время была жидкая вода, на них должно быть достаточно атмосферы. Мы не знаем, как это сделать. общее то есть».
«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 наша земная идея жизни… дружественная планета может быть слишком узкой», — заключает Мордасини.
