Как наклон оси и глубина океана определяют пригодность экзопланеты для жизни?

Порядка 2000 планет за пределами нашей Солнечной системы были обнаружены к текущему моменту. Может ли хоть одна из этих экзопланет быть обитаемой...

Порядка 2000 планет за пределами нашей Солнечной системы были обнаружены к текущему моменту. Может ли хоть одна из этих экзопланет быть обитаемой, зависит от ряда критериев. Среди них, по мнению ученых, есть такой критерий, как наклон оси планеты по отношению к орбите вокруг звезды. Чем сильнее наклон, тем меньше шансов для жизни. Во всяком случае, так думали астробиологи.

Ученые Массачусетского технологического института обнаружили, что даже планеты с серьезным наклоном, почти с горизонтальной осью, могут потенциально поддерживать жизнь, при условии, что вся планета покрыта океаном. Даже неглубокий океан в 50 метров глубиной сможет поддерживать на планете комфортную температуру в 15 градусов по Цельсию круглогодично.

Дэвид Феррейра, бывший научный сотрудник Массачусетского технологического института, говорит, что на первый взгляд может показаться, что планета с такой экстремально наклоненной осью будет непригодна для жизни: если планета практически лежит на боку, северный полюс будет освещаться шесть месяцев в году, а затем будет шесть месяцев кромешной тьмы.

«Мы думали, что такая планета не может быть обитаемой: она будет либо кипеть, либо замерзать, для жизни это неприемлемо, — говорит Феррейра. — Но мы также обнаружили, что океан хранит тепло летом и возвращает его в зимний период, поэтому климат может быть довольно мягким даже в сердце холодной полярной ночи. Таким образом, когда мы ищем обитаемые экзопланеты, нам не стоит недооценивать планеты с серьезно наклоненной осью».

Результаты работы ученых были опубликованы в журнале Icarus. Вместе с коллегами Феррейра использовал модель, разработанную в MIT, которая симулирует «аквапланету» с наклоненной осью, размером с Землю, с таким же расстоянием до Солнца, но полностью покрытую водой. Трехмерная модель строится для имитации циркуляции атмосферы, океана, морского льда, ветра и тепла. Для сравнения ученые строили несколько моделей с разной глубиной океана: 200, 50 и 10 метров, и с разным наклоном: 23 (как у Земли), 54 и 90 градусов.

В случае с планетами с 90-градусным наклоном оси, ученые обнаружили, что мировой океан даже глубиной в 50 метров будет поглощать достаточно солнечной энергии во время полярного лета и выпускать его обратно в атмосферу зимой, поддерживая таким образом относительно мягкий климат. Круглый год на планете будет царить весенняя температура.

«Мы ожидали, что если вы поместите океан на планету, она будет более пригодна для жизни, но не до такой степени. Действительно, удивляет, что температура на полюсах остается благоприятной для жизни».

Команда пришла к выводу, что жизнь может процветать на водяной наклоненной аквапланете, но только до определенного момента. Глубины океана в 10 метров будет уже недостаточно, чтобы сохранить мягкий климат. Напротив, планета переживет противоположный эффект: как только образуется лед, он быстро распространится на темную сторону планеты. И даже когда эта сторона повернется к солнцу, будет уже слишком поздно: массивные толщи льда будут отражать солнечные лучи, позволяя льду распространяться дальше, пока он не поглотит всю планету.

«Некоторые люди считают, что на планете с наклоненной осью будет лед только на экваторе, а на полюсах будет тепло. Но мы пришли к выводу, что нет никаких промежуточных состояний. Если на планете будет мало океана, она превратится в снежный ком. Разумеется, обитаемой ее точно не назовешь».