Ученые выяснили, каким должен быть минимальный размер планеты, чтобы она могла удержать атмосферу достаточно долго для зарождения жизни. Ответ оказался конкретным: 0,8 радиуса Земли. Объекты, размер которых меньше этого предела, практически обречены остаться мертвыми каменными телами.
Модель для маленьких планет
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали STEHM (Smaller Than Earth Habitability Model) — модель пригодности к жизни планет, меньших по размеру, чем Земля. STEHM описывает, как размер объекта влияет на сохранность его атмосферы.
Они рассмотрели планеты от 0,5 до 1,0 радиуса Земли и отследили, как долго каждая из них может удерживать газовую оболочку. Результат показал четкий порог между 0,7 и 0,8 радиуса Земли.
Два барьера
Первый барьер очевиден: более слабая гравитация. Меньшая масса планеты означает более низкий гравитационный порог, и высокоэнергетические частицы атмосферы просто «утекают» в космос — в результате процесса, известного как эффект Джинса.
Второй барьер — охлаждение недр. Чем меньше планета, тем больше ее относительная площадь поверхности — соотношение площади к объему. Тепло рассеивается быстрее, каменная оболочка (литосфера) утолщается и блокирует вулканы. Без вулканической активности исчезает основной механизм пополнения газовой оболочки.
Что происходит с очень маленькими планетами
Те, размер которых меньше 0,7 радиуса Земли, неизбежно теряют атмосферу под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения материнской звезды. Например: тело размером 0,6 радиуса Земли сохранит газовую оболочку лишь около 400 млн лет, а размером 0,5 радиуса — всего 30 млн.
В то же время планеты размером от 0,8 радиуса Земли сохраняют свою атмосферу на протяжении миллиардов лет.
Исключение из правила
Маленькая планета может «опровергнуть» этот сценарий лишь в трех редких случаях. Большой запас углерода, поддерживающий плотную атмосферу, поскольку тяжелые молекулы CO₂ лучше сопротивляются рассеиванию. Практически отсутствующее ядро — означает больший объем мантии и более длительный вулканический период. И «холодный старт» — когда недра нагреваются медленно, атмосфера формируется постепенно, и материнская звезда успевает ослабить жесткое излучение раньше, чем газовая оболочка становится уязвимой. Но все три варианта встречаются крайне редко.
Для поиска внеземной жизни это означает простое правило: концентрироваться на экзопланетах от 0,8 радиуса Земли и больше. Все, что меньше этого предела, с большой вероятностью является безвоздушной скалой.
Источник: universetoday.com
