Обитаемые планеты могли начать свою историю как газовые гиганты

Некоторые потенциально обитаемые планеты могли начать свою историю как газовые гиганты, такие как Нептун. Эти миры богаты водой и способны поддержать огромную биосферу.

Ученые Родриго Люгер (Rodrigo Luger) и Рори Барнс (Rory Barnes) из Университета Вашингтона опубликовали в издании Astrobiology статью, в которой описывается сценарий формирования пригодного для жизни мира из газообразных планет, похожих на Нептун. Как это не парадоксально, но разрушительные приливные силы и солнечная радиация способны трансформировать безжизненный газовый "мини-нептун" в теплую скалистую планету, покрытую океанами.

Большинство звезд в нашей галактике — это звезды с небольшой массой, так называемые карлики М-класса. Они меньше по размеру и менее теплые, чем Солнце, поэтому обитаемая зона у них расположена ближе к звезде, чем в Солнечной системе. Астрономы надеются в ближайшие годы найти в обитаемых зонах М-звезд суперземлю, поэтому важно знать, может ли там существовать жизнь. Суперземли по массе больше, чем Земля, но меньше, чем газовые гиганты, такие как Нептун и Уран. Сложность моделирования таких систем в том, что существует много процессов, которые незначительны на Земле, но могут повлиять на потенциальную обитаемость планет у М-звезд.

В теории зарождению жизни на планете препятствуют два основных фактора: приливные силы и мощное излучение родительской звезды. На Земле слабые приливы вызывает Луна: спутник "тянет" воду океанов к себе из-за чего на ближайшей к Луне стороне планеты уровень мирового океана растет, а на противоположной наоборот падает.

На крупных планетах в системах М-звезд приливы могут быть гораздо сильнее. Они сплющивают планетарную сферу, вызывают мощное трение скальных пород, извержение вулканов, разогрев планеты и, как следствие, парниковый эффект, который не оставляет жизни шансов.

С активностью звезд М-класса также все непросто — они излучают большое количество рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, которые нагревают верхние слои атмосферы планеты. Это приводит к сильным ветрам, способным разрушить атмосферу и лишить планету воды всего за несколько сотен миллионов лет с момента ее формирования.


В распоряжении Вселенной есть множество способов превратить даже самые негостеприимные планеты в обитаемые миры.

К счастью, есть и более оптимистичные сценарии. Моделирование, проведенное Люгером и Барнсом, показывает, что у М-звезд есть шанс сформировать уникальные обитаемые миры, которые по комфорту будут сравнимы с Землей. Причем помогут в этом главные "враги жизни" — приливы и солнечное излучение, которые могут превратить мини-нептун в цветущий водный мир.

Мини-нептуны обычно образуются далеко от родительской звезды и формируются изо льда, водорода и гелия. Такие планеты представляют собой каменное или ледяное ядро, окруженное плотной толстой газовой оболочкой. Понятно что жизнь, похожая на земную, на таких планетах невозможна.

Однако моделирование показало, что в некоторых случаях приливные силы могут привести к смещению газовых планет ближе к их родительским звездам, где они попадают под более мощное рентгеновское и УФ-излучение. Солнечный ветер быстро "сдувает" с планеты газовую оболочку, оставляя скалистый мир (бывшее ядро) иногда богатый водородом.

Такие планеты будут богаты водой, поскольку исходное "сырье", мини-нептун, обычно имеет большие запасы льда. После того, как планета перемещается в обитаемую зону, лед тает, и новый мир обретает океаны, в которых может зародиться жизнь.

В процессе превращения мини-нептуна в потенциально обитаемую планету очень важна скорость "сдувания" газовой оболочки. Если она исчезнет слишком быстро, парниковый эффект испарит воду с поверхности и превратит планету в копию Венеры. Если же потеря будет идти слишком медленно, то плотная газовая оболочка просто не успеет исчезнуть и не оставит времени на создание условий для зарождения и развития жизни. К счастью, в галактике много М-звезд, так что высок шанс того, что где-то мини-нептун удачно пережил путешествие с дальней холодной орбиты и превратился в цветущий сад внеземной жизни.