Суперземли с континентами могут стать пристанищем для жизни

Суперземли, вероятнее всего, обладают более стабильным климатом, если сравнивать с водными мирами, а значит и более крупными обитаемыми зонами, в которых теоретически может процветать инопланетная жизнь. В новом исследовании ученые использовали Землю в качестве отправной точки для моделирования того, как на суперземлях могут распределяться водные запасы: на поверхности и глубоко под мантией. Работа была опубликована в одном из номеров The Astrophysical Journal.

Обычно исследователи предполагают, что суперземли будут водными мирами, поскольку их мощная поверхностная гравитация создает относительно сплюснутую географию поверхности и глубокие океаны. Однако новое исследование показало, что суперземли с активной тектоникой могут открывать континенты, если их вода составляет менее 0,2% от общей планетарной массы.

«Планета может быть в десять раз влажнее, чем Земля, и все еще обладать континентами, — рассказал Николас Коуэн, планетолог из Северо-западного университета и соавтор работы. — Это важно для определения внешнего вида и возраста планеты».

Коуэн и Дориан Эббот, климатолог из Чикагского университета, построили подобную модель в своем исследовании. В качестве отправной точки была взята Земля, а в процессе было изучено, как вода на планете перераспределяется до момента стабилизации между океанами на поверхности и под мантией земли. Тем самым ученые рассчитали вероятность, при которой суперземля будет водным миром или нет.

Движение тектонических плит на Земле непрерывно перемещает воду между поверхностью океанов и мантией. Океаническая вода поступает в мантию, когда одна тектоническая плита подходит под другую и опускается в мантию.

«Земля — это единственная известная планета с тектоникой плит, глубинным круговоротом воды и так далее, поэтому с нее было бы неплохо начать, — комментирует Коуэн. — С другой стороны, если выяснится, что глубинный круговорот воды близок к стационарному, наши выводы будут неверны».

Вода в мантии может снова выйти в океан, когда вулканическая активность разбивает кору планеты в срединно-океанических хребтах. Потеря коры вызывает падение давления, что приводит к тому, что нижняя часть мантии тает и теряет летучие вещества, в том числе и воду. Учитывая большую силу гравитации на суперземлях, несложно понять, что на планетах такого типа в мантии будет храниться больше воды, чем у Земли.

Есть и другие неопределенности, которые могут иметь большое значение в точности модели, предсказывающей наличие сухих континентов на суперземлях. Неизвестно количество воды, скрытой в глубине мантии нашей собственной Земли. Коуэн и Эббот оценивают его в один-два мировых океана. Другой фактор: существуют ли на суперземле тектонические процессы или нет. Если исследователи ошибутся хотя бы в одном значении из двух, их математическая модель будет иметь серьезную погрешность.

Дебаты по поводу суперземель будут продолжаться, пока космические миссии не начнут сбор достоверных данных о том, сколько воды хранится на таких планетах. Космический телескоп с внутренним коронографом мог бы заблокировать слепящий свет далеких звезд, чтобы бросить быстрый взгляд на планету на орбите. Но ни один из активных космических телескопов в настоящий момент не может картографировать поверхность суперземель.