Каменистая планета в обитаемой зоне звезды, похожей на Солнце, может казаться идеальным местом для жизни. Однако одного подходящего расстояния недостаточно: если мир слишком мал, он не сумеет удержать атмосферу. Новое моделирование показало, что для долгого существования газовой оболочки планета должна иметь диаметр не менее 80% земного, хотя в исключительных условиях этот порог может снизиться до 60%. Работа опубликована в The Planetary Science Journal.
Почему размер важен
Планетолог Мишель Хилл просчитала судьбу атмосфер у каменистых миров разного размера в обитаемых зонах солнцеподобных звезд. Чтобы атмосфера сохранялась достаточно долго для возникновения жизни, то есть на протяжении нескольких миллиардов лет, планета должна быть не меньше Марса.
Модель Smaller Than Earth Habitability Model прослеживала эволюцию уменьшенных копий Земли на протяжении миллиардов лет. Учитывались две характеристии:
Скорость, с которой звездный ветер и излучение сдувают атмосферу. Скорость, с которой вулканы пополняют атмосферу газами (в основном CO₂).
Меняя параметры (углерод, размер ядра, температуру мантии), ученые получили устойчивую атмосферу у планет размером всего 0,6 земного радиуса. Планеты меньше 0,8 земного радиуса теряют газы быстрее, чем вулканы успевают их восполнить.
Ключевой фактор — углерод в мантии: чем его больше, тем больше CO₂ выбрасывается при извержениях. CO₂ — тяжелая молекула, ее труднее сдуть.
Дополнительные факторы
Холодная мантия: извержения начинаются позже, когда звезда становится спокойнее.
Толстая мантия (маленькое ядро) и больше радиоактивных элементов — дольше сохраняется тепло.
Кометы и астероиды могут доставить летучие элементы и создать новую атмосферу.
Модель инопланетной жизни применят к планетам у красных карликов (например, TRAPPIST-1). Авторы также изучат приливно захваченные миры.