Когда речь заходит о поиске планет, похожих на Землю, внимание обычно сосредоточено на двух главных критериях: наличии воды и нахождении в «обитаемой зоне». Однако существует неочевидный, но критически важный параметр, который часто ускользает даже от внимательных любителей астрономии, — это потеря атмосферы (атмосферная эрозия). Именно от того, как быстро планета теряет свою газовую оболочку, во многом зависит, сможет ли она долгое время оставаться пригодной для жизни.
Экзо-Марс
Международный коллектив из более чем 30 ученых решил выяснить, как ведет себя атмосфера у мира, напоминающего Марс, но вращающегося вокруг звезды, не похожей на Солнце. Результаты исследования, принятого к публикации в The Astrophysical Journal, основаны на компьютерном моделировании, пишет Phys.org. Объектом изучения стал «экзо-Марс» — планета с параметрами, близкими к марсианским, обращающаяся вокруг звезды Барнарда.
Звезда Барнарда — это красный карлик спектрального класса M, удаленный от нас примерно на 6 световых лет. Ее масса составляет всего 14% солнечной, а возраст оценивается в 7-10 млрд лет. Для сравнения: наше Солнце, относящееся к более массивному классу G, вдвое моложе — ему около 4,6 млрд лет. Ранее ученые обнаружили планету размером с Землю, где могла сохраниться атмосфера.
Возраст здесь играет ключевую роль. Старые красные карлики, как правило, гораздо спокойнее своих молодых собратьев: они реже демонстрируют мощные вспышки, их излучение и звездный ветер слабее. Астрономы выбрали именно такую звезду, чтобы проверить гипотезу: способен ли даже относительно «тихий» M-карлик лишить планету атмосферы.
Модель «экзо-Марса» максимально приблизили к реальному прототипу: та же масса и радиус, а также разреженная углекислотная атмосфера. Однако орбиту сделали в разы теснее — 0,087 астрономической единицы (а.е.) вместо 1,52 а.е., на которых настоящий Марс вращается вокруг Солнца. Такое приближение позволило уравнять поток излучения и воздействие «космической погоды», сделав условия для атмосферы сопоставимыми с теми, что испытывает Марс в Солнечной системе.
Результаты оказались неутешительными даже для столь спокойного светила. Согласно расчетам, чтобы полностью лишить смоделированную планету атмосферы, аналогичной современной марсианской, потребуется около 350 000 лет. Если бы у этого мира вдруг оказалась плотная оболочка, сравнимая с земной, она бы исчезла примерно за 50 млн лет.
Обитаема ли «обитаемая зона»
Важно отметить, что в модели «экзо-Марс» находился чуть дальше от звезды, чем граница обитаемой зоны. Из этого следует тревожный вывод: планеты, расположенные непосредственно внутри этой зоны, могут терять свою атмосферу столь же эффективно — а возможно, и быстрее. Особую остроту вопросу придает тот факт, что у звезды Барнарда, по некоторым оценкам, может существовать до четырех небольших каменистых планет, обращающихся у внутреннего края обитаемой зоны. Если они реальны, их атмосферная судьба выглядит еще более печальной.
Исследователи подводят итог: «экзо-Марс» теряет атмосферу настолько быстро, что трудно предположить, будто четыре гипотетические планеты теряют ее заметно медленнее. Также крайне маловероятно, что у них сохранилась первичная атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия. Эти газы легче углекислого газа, а значит, легче «улетучиваются» в космос. К тому же, на ранних этапах существования звезды потоки жесткого рентгеновского и ультрафиолетового излучения, а также интенсивность звездного ветра были примерно в сто раз выше — и, скорее всего, именно тогда первичные оболочки были безвозвратно утрачены.
История самого Марса в Солнечной системе служит наглядной иллюстрацией. Миллиарды лет назад Красная планета была гораздо теплее и влажнее: на ее поверхности существовали реки и озера жидкой воды. Потенциально обитаемые условия могли сохраняться сотни миллионов лет. Однако затем Марс быстро остыл, его вулканическая активность затихла, а магнитное поле, защищавшее атмосферу от солнечного ветра, исчезло.