Земля не непременно быть может «наилучшей» планеткой с точки зрения критерий для появления жизни. Анализ данных по нескольким тыщам узнаваемых экзопланет дозволил выделить 24 объекта за пределами Галлактики, условия на которых могут быть наиболее пригодными для жизни, чем на Земле. Эти планеты-претенденты в «зонах сверхобитаемости» несколько массивнее, старше и теплее Земли, а также вращаются вокруг звёзд с большей длительностью жизни, чем Солнце. Они все находятся на расстояниях наиболее 100 световых лет.
Новенькая статья в журнальчике Astrobiology (октябрь 2020 года) продолжает серию работ по исследованию сверхобитаемости — направления астробиологии, связанного с поисками гипотетичных наиболее подходящих для жизни критерий на удалённых планетках по сопоставлению с земными.
Первичная подборка по данным галлактического телескопа Kepler о приблизительно четырёх тыщах экзопланет определялась звёздными системами с планетками «земного» типа (либо «каменными планетками» — таковыми, как Меркурий, Венера, Земля и Марс) в «зоне обитаемости» (habitability zone) собственной звезды — на таковых расстояниях, при которых температура на их поверхности допускает существование водянистой воды. Для определения, являются ли условия на таковой планетке наиболее подходящими для появления жизни, во внимание принимались доп аспекты, определяющие характеристики звезды и её планетки.
Характеристики звёздных систем с известными экзопланетами: массы и температуры звёзды, орбиты и радиусы их планет. D.Schulze-Makuch et al., Astrobiology 20 (2020).
Галлактический телескоп Kepler, не так давно завершивший работу на орбите, в течение пары лет делал мониторинг маленького фрагмента неба в созвездиях Лебедя и Лира и способом транзита выслеживал планетные системы звёзд на расстояниях до 3000 световых лет. Наиболее тщательно о проекте можно прочесть в данной статье.
Один из причин возможной обитаемости — время существования звезды, вокруг которой обращается планетка. Время жизни Солнца — около 10 млрд лет, и для появления форм сложной жизни на Земле пригодилось не наименее 4 млрд лет. Потому может быть, что на огромном количестве планет у звёзд класса Солнца (спектрального класса G, либо жёлтых карликов; Солнце относится к его подклассу G2V) жизнь просто не успела развиться до сложных форм до выгорания звезды.
Потому не считая звёзд класса G в качестве кандидатов рассматривались звёзды последующего по порядку за G спектрального класса K, либо оранжевых карликов. Они несколько холоднее Солнца, наименее массивны и владеют наименьшей светимостью, но из-за этого их время жизни составляет от 20 до 70 млрд лет. У планет на их орбите потому больше времени для появления сложных форм жизни. Но в этом случае есть и верхнее ограничение по возрасту: очень «древняя» планетка растеряет припасы внутреннего тепла и защитную магнитную оболочку (наверняка, это случилось с Марсом, хоть он не старше Земли). Возраст Земли — 4,5 млрд лет, и в исследовании потому предлагается вилка «сверхобитаемости» по этому аспекту: время существования планетной системы обязано попадать в спектр от 5 до 8 млрд лет. Но последующий класс ещё наиболее прохладных звёзд (класс M, либо красноватые лилипуты) с ещё большей длительностью жизни, может быть, являются наименее подходящими кандидатами для «сверхобитаемости». Их зона возможной обитаемости размещается очень близко к звезде (на расстояниях, даже наименьших, чем орбита Меркурия), и планетки на таковых расстояниях наиболее подвержены действию солнечного ветра и вспышек на их звезде. Огромное количество открытых экзопланет обращаются конкретно вокруг такового типа звёзд, в частности, к нему относится и наиблежайшая к нам звезда — Проксима Центавра с планеткой в зоне обитаемости, делающей оборот вокруг звезды всего за 11 дней (см. наиболее подробную статью о этом).
Предполагаемая зона «сверхобитаемости» на прошлом рисунке и 24 планетки, удовлетворяющие аспектам сверхобитаемости.
Остальные принципиальные аспекты «сверхобитаемости» относятся к свойствам самих планет. Предполагается, что тут желательными являются планетки, наиболее мощные, чем Земля. Мощная планетка может сохранять внутреннее тепло в течение наиболее долгого времени. Другое преимущество — большая площадь поверхности, соответственно больше места для развития биоразнообразия. На поверхности таковых планет больше сила тяжести, потому они могут наиболее отлично задерживать свою атмосферу. С иной стороны, на очень громоздкой планетке (класса Суперземли) быть может затруднена тектоника литосферных плит. На Земле этот механизм считается принципиальным фактором, определяющим обмен вещества и энергии в земной коре и в конечном итоге содействующим биоэволюции. Потому некоторая золотая середина для характеристики сверхобитаемости, по воззрению исследователей — масса планетки обязана быть приблизительно в 1,5 — 1,6 раз больше массы Земли.
На «безупречной» планетке температура и влажность также предполагаются наиболее высочайшими, чем в среднем на Земле. Такое предположение — тривиальная экстраполяция исходя из критерий на Земле: наиболее тёплые и мокроватые регионы (к примеру, тропические леса) облагают осязаемым биоразнообразием по сопоставлению с прохладными и засушливыми участками. В качестве аспекта сверхобитаемости потому принимаются «безупречные» условия на планетке со средней температурой на поверхности, на 5°C выше средней земной (14°C) и с наиболее высочайшей влажностью в атмосфере. Подразумевают, что такие условия были на значимой части Земли в каменноугольный период (350 млн годов назад), подходящий для роста биомассы. Высочайшее содержание водяного пара в атмосфере также обеспечивает доп защиту биоты от ультрафиолетового излучения звезды. Очевидно, среднюю температуру на удалённой планетке пока можно лишь высчитать исходя из её расстояния до звезды и догадок о свойствах атмосферы (поправках на парниковых эффект), а о содержании водяных паров сказать недозволено совершенно ничего.
Остальные аспекты сверхобитаемости, к примеру, подразумевают: равномерное распределение воды и суши на планетке (другими словами огромное количество маленьких акваторий около берегов и отсутствие больших пустынь снутри материков); наличие спутника вроде Луны для стабилизации характеристик орбиты планетки; геологическую и вулканическую активность, в частности, существование тектоники плит либо подобного механизма «перемешивания» частей в коре планетки и т.д. Проверка этих критерий пока что находится за пределами способностей наблюдений даже для ближайших звёздных систем. Наиболее того, данные обзора телескопа Kepler (и пришедшего ему на смену галлактического телескопа TESS) не разрешают даже установить массу экзопланеты. Эти телескопы употребляют для обнаружения экзопланет способ транзита — периодическое падение яркости звезды при «затмении» её планеткой (подробнее можно прочесть в данной статье), и этот метод дозволяет лишь найти размер планетки. Для прямого определения её массы необходимо изучить ту же звёздную систему независимо, к примеру, с помощью способа круговой скорости, и такие измерения вероятны не постоянно.
Исходя из инфы, которую в принципе можно извлечь о открытых экзопланетах и критериях на их, из 4 тыщ планет сиим аспектам «сверхобитаемости» удовлетворяют всего 24 объекта. Все они находятся на расстояниях значительно больше 100 световых лет, потому недосягаемы для наблюдений в рамках работающего проекта TESS. Для большинства из их производятся лишь один либо два установленных аспекта. Больше того, не все из этих объектов даже являются статистически подтверждёнными экзопланетами — до наиболее надёжного доказательства не исключено, что некие из этих сигналов могут быть неверными срабатываниями и приняты за экзопланету неверно (до веского доказательства они носят в каталогах обычное обозначение KOI, либо Kepler Objects of Interest). Единственный «успешный» объект, удовлетворяющий сходу трём главным аспектам — по температуре и размерам планетки и классу собственной звезды — это планетка в системе оранжевого лилипута KOI 5715.01 с массой 1,8 масс Земли. Но расстояние до неё составляет 3 тыщи световых лет — фактически на пределе поля зрения телескопа «Кеплер». Возможно, «сверхобитаемых Земель» по сиим аспектам даже по легкодоступным данным можно отыскать больше, в частности, на их могут указать результаты обзора TESS. Такие объекты в будущем разумно разглядывать как приоритетные для исследования даже по сопоставлению с «обыкновенными» экзопланетами земного типа.
Наиблежайшие планетки в зонах возможной обитаемости собственной звезды.