Магнитные поля могут быть даже у планет, захваченных приливными силами своих звёзд

Хорхе Сулуага из Антиокийского университета (Колумбия) попробовал проанализировать, при каких условиях те или иные экзопланеты могут сохранить магнитное поле, а при каких обречены на его потерю или слишком слабый уровень. Для этого учёные создали модель термической эволюции внутренностей планет с учётом последних теоретических представлений о механизмах земного динамо, ответственного за генерацию магнитного поля нашей планеты.

Глизе 667 C с на фоне двух (из трёх) звёзд своей системы. Если модель колумбийских исследователей верна, то звёздный ветер почти наверняка лишил её значительной части исходной воды. (Иллюстрация ESO / L. Calçada.)

Модель, характеризующаяся минимальной чувствительностью к размерам планеты и вариациям её внутреннего состава, по словам авторов, может применяться к большинству экзопланет, массы и размеры которых нам более или менее известны. При этом полученные с её помощью выводы можно назвать смешанными.

Так, применив модель к трём известным «суперземлям», учёные сделали вывод, что у двух из них — Глизе 581d и HD 40307g — магнитное поле или уже исчезло, за счёт замедления вращения и иных процессов, или должно пропасть в ближайшее время, хотя у Глизе 581d остаётся возможность сохранения значительной части летучих компонентов атмосферы, таких как водяной пар. В то же время у третьей планеты, Глизе 667 C с, даже при самых оптимистичных допущениях магнитное поле уже сегодня не защищает атмосферу и возможную гидросферу от губительного воздействия звёздного ветра, тем более что это тело находится в системе тройной звезды и для него этот фактор весьма значим.

Речь идёт о довольно печальных выводах. По современным представлениям, планеты, у которых магнитосфера слишком слаба, теряют воду и другие летучие элементы из атмосферы, постепенно лишаясь их и становясь непригодными для жизни в нашем понимании. Считается, что именно так расстались с водой Венера и в значительной степени Марс. Если у Глизе 667 C с действительно нет магнитного поля, вероятность её обитаемости мала, а ведь именно эта планета считалась наиболее близкой к нам (22,7 световых лет) из потенциально обитаемых.

Длительность существования магнитного поля планеты, возможно, слабо зависит от приливного захвата. Зато чем дальше она от звезды и чем легче, тем дольше магнитосфера защитит её от звёздного ветра. (Иллюстрация J. Zuluaga et al.)

Впрочем, не будем драматизировать. Глизе 667 C с в несколько раз массивнее Земли, и пока не доказано, что скорость потери ею воды такова, что может избавить планету от гидросферы в разумные сроки: скажем, «горячие Юпитеры» тоже обязаны потерять свою атмосферу из-за близости к своим звёздам. Но расчёты показывают, что для этого им потребуется больше времени, чем их родительские светила вообще смогут просуществовать.

Весьма интересны и другие выводы: похоже, планеты, подверженные приливному захвату своими светилами и всегда развёрнутые к ним одной стороной, вовсе не лишены магнитного поля, а, напротив, способны поддерживать его весьма долго. Напомним: основная часть планет в зонах обитаемости во Вселенной находится вокруг красных карликов, где эта зона лежит столь близок к светилу, что приливной захват почти неизбежен. Ранее утверждалось, что при приливном захвате (и практическом отсутствии вращения) магнитное поле сформироваться не может — а значит, исследование, показывающее что это не так, значительно повышает шансы большинства экзопланет на обитаемость.

Правда, как предсказывает модель их эволюции, такие планеты должны иметь обширные полярные шапки льда, что не делает их чересчур комфортным местом жительства. Что ещё экзотичнее, их магнитное поле будет иметь не два полюса — северный и южный — а, возможно, сразу много — и часть магнитных линий будет уходить в межпланетное пространство.

Отчёт об исследовании принят к публикации в издании Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам NewScientist.