Исследователи из Берна разработали метод, призванный упростить поиск подобных Земле планет, предусматривающий использование новой теоретической модели. Её применение направлено на исключение наличия на экзопланете землеподобных условий, что позволяет не только сузить «круг подозреваемых», но и существенно сократить затрачиваемое на поиски время.
В настоящее время обширные наблюдательные программы развиваются во всём мире с целью выявить планеты вне Солнечной системы, которые были бы пригодны для жизни – что, следует отметить, является весьма непростой задачей. По словам Yann Alibert из Center for Space and Habitability (CSH), функционирующего при University of Bern, на вопрос о том, является ли обнаруженная экзопланета пригодной для жизни, весьма сложно найти ответ, поскольку учёным не известны все необходимые характеристики планеты, которые должны быть ей свойственны, чтобы она была пригодной для обитания.
Вот почему один из учёных University of Bern выбрал альтернативный подход для анализа планеты на признак обитаемости в качестве темы своего исследования, результаты которого были опубликованы в журнале «Astronomy & Astrophysics». Основываясь на массе и радиусе планеты, Yann Alibert смог определить критерии, которые исключают возможность наличия на экзопланете жизни. В первую очередь для использования этой методики необходимы данные о массе экзопланеты, которые можно получить воспользовавшись спектрографом HARPS, находящимся в одной из обсерваторий Чили, который был разработан ходе сотрудничества специалистов университетов University of Geneva и University of Bern. С 2017 года космический телескоп «CHEOPS,», разрабатываемый под руководством ESA и CSH, можно будет использовать для получения данных о радиусе наиболее отдалённых от Земли экзопланет – вторых необходимых для исследовнаия данных. Благодаря методу Yann Alibert не составит труда определить, пригодна экзопланета для обитания или нет.
По словам Alibert, использование этой теоретической модели поможет астрономам сконцентрироваться на многообещающих кандидатах на звание «пригодных для жизни экзопланет».
В основу теоретической модели положены два основных условия, без которых жизнь на планете не возможна как такова. Во первых, это наличие воды в жидком состоянии. А во-вторых наличие на экзопланете углеродистого цикла.
Углеродистый цикл – это геологический процесс, который регулирует уровень СО2 в атмосфере и тем самым определяет температуру поверхности планеты. В океане диоксид углерода, в растворённом виде вступает в химические реакции, после чего транспортируется в мантию. Из-за высокой температуры во внутренних частях мантии СО2 вновь во время вулканических извержений поступает в атмосферу.
Олнако, если у планеты с относительно небольшой массы будет значительный радиус, то это свидетельствует о низкой плотности. Следовательно, на планете нет ни углеродистого цикла, ни тем более жидкой воды. Причина этого заключается в том, что низкая плотность – индикатор на наличия на планете большого количества газа. Если же планета в большей степени состоит из большого количества газа, то атмосферное давление на поверхности может быть настолько велико, что вода просто не сможет находится в жидком состоянии.
Если планета будет покрыта огромным количеством воды, то давление у основания океана увеличится до такой степени, что вода перейдёт в состояние «лёд VII», которому нет аналогов на Земле. «Лёд VII» характеризуется такой значительной плотностью, что он попросту оседает на дне океанов. Таким образом формируется своего рода барьер между горными породами на дне океана и расположенными выше водами, что препятствует протеканию углеродистого цикла.
Yann Alibert объясняет, что проводимое им исследование показывает, что планета, которая состоит из большого количества газа или воды, не может быть пригодной для обитания.
Самый большой радиус, при котором на экзопланете может происходить углеродистый цикл зависит непосредственно от массы планеты: планета с такой же массой, как у Земли, может иметь радиус максимум в 1,7 раза больше радиуса нашей планеты при условии наличия газа и гидросферы. У «Супер Земли» в 12 раз более массивной нежели наша планета, радиус максимум может равняться 2,2 земным радиусам.
