Скелясті планети: нова ціль у пошуках позаземного життя

З моменту запуску у 2021 році космічний телескоп NASA Джеймса Вебба (JWST) відкрив нові можливості для виявлення ознак життя на екзопланетах, планетах за межами нашої Сонячної системи. 

Основний фокус у цьому пошуку — скелясті планети, що обертаються навколо зірок малої маси, які називаються М-карликами, найпоширенішого типу зірок у Всесвіті. Серед найближчих кандидатів TRAPPIST-1, M-карлик, розташований приблизно за 40 світлових років від нас, на якому розташована система планет, яка стала центром пошуку позаземного життя.

Виклики життєздатності планети

Попередні дослідження викликали занепокоєння щодо придатності для життя планет навколо TRAPPIST-1, припускаючи, що інтенсивне ультрафіолетове (УФ) випромінювання може позбавити ці планети поверхневих вод. Це висихання залишило б сухі поверхні, і якщо водень з водяної пари втече в космос, а кисень залишиться, це може призвести до створення атмосфери, багатої реактивним киснем, потенційно перешкоджаючи хімії, необхідної для розвитку життя.

Скелясті планети зі стабільною атмосферою 

Однак нове дослідження, опубліковане в Nature Communications, показує, що деякі скелясті планети навколо М-карликів можуть мати атмосферу, яка залишається стабільною з часом. Провідний автор дослідження Джошуа Кріссансен-Тоттон є доцентом кафедри наук про Землю та космос у Вашингтонському університеті (UW).

«Одне з найбільш інтригуючих питань зараз в астрономії екзопланет: чи можуть скелясті планети, що обертаються навколо зірок М-карликів, підтримувати атмосферу, яка може підтримувати життя?»

«Наші висновки дають підстави очікувати, що деякі з цих планет дійсно мають атмосферу, що значно підвищує шанси на те, що ці звичайні планетарні системи можуть підтримувати життя», — сказав Кріссансен-Тоттон.

Скелясті планети в зоні проживання 

Наразі JWST спостерігав деякі гарячіші скелясті планети поблизу TRAPPIST-1 і виявив, що вони не мають значної атмосфери.  Однак телескоп ще не зміг повністю вивчити планети в «зоні Золотовласки» — регіонах, де умови можуть дозволити наявність води в рідкому стані і таким чином збільшити потенціал життя. У цій зоні температура ідеальна, не надто спекотна чи надто холодна, що робить її найкращим місцем для подальших досліджень.

Моделювання формування скелястих планет

Нове дослідження змоделювало еволюцію кам’янистої планети від її розплавлених початків до її охолодження протягом сотень мільйонів років. Результати показали, що в той час, як легкі гази, такі як водень, спочатку виходили в космос, ті, що були далі від своєї зірки, утримували деяку кількість водню через реакції з киснем і залізом у своїх внутрішніх середовищах.  Цей процес призвів до утворення води та більш важких газів, утворюючи стабільну атмосферу з часом.

Пошук екзопланет помірного поясу

Дослідники також виявили, що на планетах у зоні Золотовласки вода має тенденцію конденсуватися та випадати з атмосфери дощем, що зменшує ймовірність її виходу. Це збільшує можливість підтримки стабільного клімату та рідкої води на поверхні. 

«Для JWST легше спостерігати за гарячішими планетами, найближчими до зірки, оскільки вони випромінюють більше теплового випромінювання, на яке не так сильно впливають перешкоди від зірки. Щодо цих планет у нас є досить однозначна відповідь: вони не мають густої атмосфери», — сказав Кріссансен-Тоттон.

«Для мене цей результат цікавий, оскільки він свідчить про те, що планети з більш помірним кліматом можуть мати атмосферу, і їх слід ретельно досліджувати за допомогою телескопів, особливо з огляду на їх потенціал придатності для життя».

Подальші перспективи в пошуках життя

Хоча JWST ще не підтвердила наявність атмосфери на планетах, які знаходяться трохи далі від TRAPPIST-1, таке відкриття означало б потенційну можливість існування рідкої води на поверхні та клімат, сприятливий для життя. 

«З телескопами, які ми маємо зараз, James Webb і надзвичайно великими наземними телескопами, які незабаром з’являться, ми справді зможемо спостерігати лише за дуже невеликою кількістю атмосфер кам’янистих планет зони життя – це TRAPPIST -1 планети і кілька інших», — сказав Кріссансен-Тоттон.

Він підкреслює, що дослідження підтверджує цінність використання сучасних технологій для продовження дослідження придатності цих планет для життя, а не чекання майбутніх, більш досконалих телескопів. 

«Враховуючи величезний інтерес до пошуку життя в інших місцях, наш результат свідчить про те, що варто витратити час на використання телескопа, щоб продовжити вивчення придатності цих систем для життя за допомогою наявних у нас технологій».

Отримані дані дають більш оптимістичний прогноз щодо можливості існування життя на екзопланетах, що обертаються навколо М-карликів, припускаючи, що деякі планети в цих системах можуть мати умови, придатні для життя, що робить їх переконливими цілями для поточних і майбутніх астрономічних досліджень.