Текст уведомления здесь

Планеты-снежки назвали пригодными для жизни

Ледяной панцирь вовсе не обрекает небесное тело на необитаемость.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Университета Торонто (Канада) с помощью моделирования выяснили, что полностью покрытые льдами планеты, сегодня считающиеся непригодными для жизни, на самом деле должны иметь области, стабильно сохраняющие положительные летние температуры. Для этого им нужна всего лишь атмосфера, по плотности близкая к земной, и умеренное количество жидкой воды. С текстом соответствующей статьи можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

На данный момент считается, что для устойчивой обитаемости планета должна иметь работающий углеродный цикл. Так называют круговорот углерода в природе, когда углекислый газ атмосферы за счет химического взаимодействия с горными породами образует карбонаты. Последние из-за тектоники плит опускаются в мантию, откуда их со временем поднимают мантийные потоки, благодаря чему при извержениях вулканов углекислый газ периодически прорывается обратно в атмосферу.

Если любое звено этой цепи повреждено, то устойчивого и приемлемого для сложной жизни климата на планете возле желтого карлика не будет. Например, на Венере «поломался» механизм вывода диоксида углерода из атмосферы, и в итоге там слишком жарко. На Марсе — механизм обратного ввода этого же газа в атмосферу, и оттого там слишком холодно.

Проблема такой схемы в том, что она действительно склонна к «поломкам», причем сама из таких «поломок» может и не выйти. Например, если на Земле сейчас установить температуру заметно ниже -100 градусов по Цельсию (в теории в ряде случаев это возможно), почти весь углекислый газ просто выпадет в виде снега, на чем углеродный цикл завершится. А поднять температуру снова не удастся, поскольку без этого ключевого парникового газа на планете так никогда снова и не потеплеет. Из-за этого многие экзопланеты, которые, по расчетам, лежат в зоне обитаемости, на деле могут оказаться планетами-снежками. Они будут получать от светила столько же энергии, сколько и Земля, но сплошные льды отразят основную ее часть в космос, и планета останется безжизненной снежной пустыней.

Авторы новой работы с помощью специализированной модели рассчитали, каким был бы эффект общего оледенения Земли (когда вся планета покрыта льдом) для долговременного климата. У них получилось, что, вопреки более ранним представлениям, на самом деле даже на однажды обледеневшей планете может произойти вскрытие сплошного ледового покрова в районе экватора.

Этому может помочь целый ряд факторов. Например, теплые течения в океане способны локально перегреть ледниковый щит, даже если планета в целом остается довольно холодной. Высокие обрывистые горы в экваториальной области могут создать скалистые пятачки, где солнечные лучи активно поглощаются темными камнями, и поэтому ледовый покров не может там закрепиться.

Более того, оказалось, что даже при весьма ограниченном вскрытии ледникового щита в этом районе начнет работать настоящий углеродный цикл. На планете-снежке в месте локального прогрева сухой лед (твердый углекислый газ) будет подвергаться возгонке и начнет реагировать со скальными породами. В итоге образуются карбонаты, и при работающей тектонике плит они начнут то опускаться вниз, в мантию, то подниматься вверх, с мантийными восходящими потоками.

Более того, моделирование показало, что летние температуры на экваторе планеты-снежка, по параметрам близкой к Земле, будут стабильно превышать 10 градусов по Цельсию. В итоге там станет возможной сезонная растительность.

Интересно, что авторы предлагают надежные дистанционные индикаторы, которые позволят отличить такую планету-снежок от обычной землеподобной. В атмосферах «снежков» будет повышенное соотношение углекислого газа к водяному пару. Дело в том, что на «снежках» очень мала испаряемость воды, ведь моря и океаны покрыты льдом — испаряться воде неоткуда. Зато углекислому газу, напротив, «некуда деваться», ведь горные породы смогут связывать его только в экваториальных зонах, где могут существовать теплые оазисы. Поэтому в спектрах таких планет будет больше обычного следов диоксида углерода и меньше — водяного пара.

Такой набор индикаторов вскоре позволит определить на практике, верны ли гипотезы авторов об обитаемости планет-снежков. Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб», который США планируют запустить в космос в 2020-х годах, будет достаточно чувствительным для анализа состава атмосфер близких экзопланет земного типа.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Течь в Марианской впадине оказалась вчетверо больше, чем ожидалось

Благодаря новым сейсмическим данным геологи выяснили, что за год из впадины утекает в недра Земли свыше ста тонн воды на метр разлома

Марианская впадина находится на  стыке двух тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской. Тихоокеанская плита медленно движется в сторону Азии и подныривает под Филиппинскую, уходя в глубь низлежащего слоя, мантии. Вместе с собой плита уносит и воду, но точное количество утекающей в глубь планеты жидкости оставалось неясным. Работа исследователей, сотрудников университета штата Вашингтон и университета Стони-Брук в Нью-Йорке, позволила уточнить объемы «марианской течи».
Добавить в закладки
Комментарии

Чтобы получить картину происходящего на глубинах в десятки километров ниже самой глубокой впадины, ученые расставили на дне океана 19 сейсмометров, а еще семь аналогичных устройств разместили на островах; все вместе они регистрировали сейсмические волны, распространяющиеся внутри нашей планеты.

Сейсмические волны возникают как при землетрясениях, так и в ходе различных фоновых процессов, не сопровождающихся значимыми подземными толчками. Наблюдение за их распространением является стандартным методом изучения внутреннего строения планеты уже больше ста лет: именно благодаря отражению волн, расходящихся от землетрясения, в 1897 году немецкий исследователь Иоганн Вихерт обнаружил ядро Земли, а в наши дни «простукивание и прослушивание» недр повсеместно используется для поиска нефти. Точно так же теперь геологи смогли получить гораздо более качественные данные о строении глубинных слоев и точнее оценить содержание воды в увлекаемых внутрь мантии частях коры.

Схема расположения тектонических плит. Как правило, на месте стыков формируются либо горы, либо впадины; также в этих местах часто возникают вулканыUSGS, Bolelav1 / Wikimedia commons

Как оказалось, прошлые исследования давали число примерно в четыре раза меньшее, чем показало новое исследование. [ ... ]

Читать полностью

Гигантские планеты вышвырнули маленьких соседей из зоны обитаемости

Системы, в которых существует несколько планет-гигантов, часто выталкивают более мелкие планеты из зоны обитаемости в космос, где те обречены на скитания в вечной тьме.
Добавить в закладки
Комментарии

Астроном Соня Цеппеур (Sonja Seppeur) из Франкфуртского университета имени Гете (Германия) с помощью моделирования выяснила, как влияет наличие гигантских планет в той или иной системе на шансы землеподобных планет стать обитаемыми. Оказалось, что чем больше крупных планет в системе, тем ниже там вероятность жизни: гиганты просто выкидывают более мелких собратьев в холод межзвездного пространства. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета (США).

Исследовательница провела 423 симуляции орбитальной эволюции для планет из 153 различных моделируемых систем. Каждая из них так же, как и Солнечная, содержала планеты размером с Землю и более крупные — вплоть до газовых гигантов типа Юпитера и Сатурна. Оказалось, что чем больше газовых гигантов в системе, тем хуже там для землеподобных планет. Как только гигантов становится больше двух, их гравитационное взаимодействие становится столь энергичным, что сильно дестабилизирует как их собственные орбиты, так и орбиты других тел в системе. Если гигантов шесть и более, то землеподобные планеты оказываются выброшены из системы в межзвездное пространство практически во всех случаях.

Выяснилось также, что если орбита хотя бы одной из планет-гигантов вытянута чрезмерно — когда самая близкая и самая удаленная к звезде точки ее орбиты соотносятся как 2 к 5 или более, то это верный признак того, что система дестабилизирована и землеподобные планеты там уже выброшены вовне. То же самое относится к системам, где хотя бы одна из планет-гигантов имеет орбитальную плоскость, наклоненную на 20 и более градусов относительно плоскости вращения ее звезды.

Несколько неожиданным результатом работы оказалось то, что системы звезд спектрального класса G (желтые, как, например, Солнце) в этом отношении заметно опаснее, чем системы звезд классов К (оранжевые) и М (красные светила). Скорее всего, причина этого в том, что у более тусклых звезд расстояние от светила до планет, как правило, заметно меньше, чем у более ярких. Во многих системах красных карликов все планеты (до семи тел) находятся ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. «Прижатие» к массивному светилу стабилизирует землеподобные планеты и мешает им стать жертвой «гравитационного бильярда», вышибающего их из системы из-за воздействия силы тяжести от планет-гигантов.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Уральские астрономы открыли очень горячий юпитер за пределами Солнечной системы

На него удалось «выйти» благодаря обычному 28-сантиметровому телескопу астронома-любителя.
Добавить в закладки
Комментарии

Международная группа астрономов с участием ученых из Коуровской астрономической обсерватории Уральского федерального университета нашла экзопланету вне Солнечной системы. Открытие было сделано в рамках проекта Kourovka Planet Search. Соответствующая статья принята к публикации в Publications of the Astronomical Society of the Pacific, а с ее текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Для отечественных ученых — в силу отсутствия у них достаточного количества новых телескопов больших размеров для работы в видимом диапазоне — участие в открытии экзопланет пока редкость. Лишь несколько из них обнаружены при участии астрономов российского происхождения. Однако проект Kourovka Planet Search (KPS) обошел ограничения, посредством использования данных, полученных сетью астрономов-любителей. Это позволило в итоге добиться эффекта, близкого к тому, что дают профессиональные телескопы средних размеров. Программное обеспечение для анализа данных и поиска кандидатов в экзопланеты в проекте KPS было разработано в Уральском федеральном университете. Именно это уникальное ПО эффективно координирует наблюдения сразу множества астрономов разных стран — от любителей до профессионалов.

В настоящий момент у проекта KPS есть четыре кандидата в экзопланеты. Один из них — KPS-1b — был найден транзитным методом по признакам, зафиксированным астрономом-любителем из Массачусетса (США) с помощью телескопа с диаметром зеркала всего 28 сантиметров. Это чрезвычайная редкость — обычно для обнаружения планеты нужны телескопы, по диаметру зеркала близкие к метру. Чтобы перевести планету из статуса кандидата в разряд достоверно открытых, потребовались дополнительные наблюдения множеством обсерваторий по всему миру, в том числе и российских телескопов в Пулковской и Тункинской обсерваториях, а также в Специальной астрофизической обсерватории РАН, посредством шестиметрового телескопа еще советской эпохи.

Транзитный метод обнаружения экзопланет основан на том, что это небесное тело, проходя между своей звездой и Землей, частично затмевает звезду и слегка снижает ее яркость. Фиксируя повторяющиеся падения яркости звезды, астрономы проводят тщательное сличение таких транзитов с появлением пятен на самой звезде (чтобы не спутать падения яркости из-за пятен с падением яркости из-за транзита планеты) и затем делают вывод о том, планета это или нет. На сегодня транзитный метод — основной в обнаружении новых экзопланет. [ ... ]

Читать полностью