Ученые выяснили, как можно найти потенциально пригодные для жизни экзопланеты

В нашей солнечной системе планеты либо маленькие и каменистые (как Земля), либо большие и газообразные (как Нептун). Но вокруг других звезд астрономы обнаружили промежуточные планеты - миры немного больше Земли, но меньше Нептуна. У этих планет могут быть скалистые поверхности или океаны с жидкой водой, но, скорее всего, они будут покрыты атмосферой, которая во много раз толще Земли и непрозрачна.

В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, исследователи показывают, как химический состав этих атмосфер может дать подсказки о том, что находится под ними, в частности, какие планеты слишком горячие, чтобы поддерживать океаны с жидкой водой. Поскольку жидкая вода является необходимым ингредиентом для жизни, какой мы ее знаем, этот метод может помочь ученым сузить круг поиска потенциально пригодных для жизни экзопланет или планет за пределами нашей Солнечной системы.

В нашей галактике подтверждено более 4 500 экзопланет, более 7 700 кандидатов еще не подтверждены, но, по оценкам ученых, в нашей галактике существуют сотни миллиардов экзопланет.

Некоторые космические телескопы NASA, оснащенные спектрометрами, могут выявить химический состав атмосферы экзопланеты. Химический профиль Земли не сможет показать изображения, скажем, коров или людей на поверхности планеты, но он покажет углекислый газ и метан, производимые млекопитающими, и кислород, производимый деревьями. Ни одно из этих химических веществ само по себе не будет признаком жизни, но в сочетании они укажут на возможность того, что наша планета населена.

В новом исследовании показано, какие химические вещества могут указывать на скрытые океаны на экзопланетах, диаметр которых от 1,7 до 3,5 раз превышает диаметр Земли. Поскольку диаметр Нептуна примерно в четыре раза больше диаметра Земли, эти планеты иногда называют «суб-Нептунами».

Плотная атмосфера на планете к югу от Нептуна будет удерживать тепло на поверхности и поднимать температуру. Если атмосфера достигает определенного порога - обычно около 1 430 градусов по Фаренгейту (770 градусов по Цельсию) - она ​​претерпевает процесс, называемый термохимическим равновесием, который изменяет ее химический профиль. После установления термохимического равновесия - и если предположить, что атмосфера планеты состоит в основном из водорода, что типично для газообразных экзопланет, - углерод и азот будут преимущественно в форме метана и аммиака.

Эти химические вещества в значительной степени отсутствовали бы в более прохладной и более разреженной атмосфере, где не было бы термохимического равновесия. В этом случае доминирующими формами углерода и азота будут диоксид углерода и молекулы из двух атомов азота.

Согласно исследованию, океан с жидкой водой под атмосферой оставит дополнительные признаки, в том числе отсутствие почти всего паразитного аммиака, который будет растворен в океане. Газообразный аммиак хорошо растворяется в воде, в зависимости от pH океана (его уровня кислотности). Исследователи обнаружили, что в широком диапазоне вероятных уровней pH океана в атмосфере практически не должно быть аммиака, когда под ней находится огромный океан.

Кроме того, в атмосфере будет больше углекислого газа, чем окиси углерода. Напротив, после термохимического равновесия монооксида углерода должно быть больше, чем диоксида углерода, если есть обнаруживаемые количества того и другого.

«Если мы увидим признаки термохимического равновесия, мы сделаем вывод, что планета слишком горячая, чтобы на ней можно было жить. И наоборот, если мы не видим признаков термохимического равновесия, а также видим признаки растворения газа в жидко-водном океане, мы бы восприняли это как убедительный признак обитаемости», - сказал Рэнью Ху, исследователь из Лаборатории реактивного движения НАСА, руководивший исследованием.

Космический телескоп NASA Джеймс Уэбб , запуск которого запланирован на 18 декабря, будет оснащен спектрометром, способным изучать атмосферы экзопланет. Такие ученые, как Ху, работают, чтобы предвидеть, какие химические профили Уэбб увидит в этих атмосферах и что они могут рассказать об этих далеких мирах. Обсерватория способна выявлять признаки термохимического равновесия в атмосферах под Нептуном - другими словами, признаки скрытого океана - как указано в документе.

«У нас нет прямых данных наблюдений, чтобы сказать нам, каковы общие физические характеристики суб-Нептунов. Многие из них могут иметь массивные водородные атмосферы, но некоторые из них могут быть «планетами-океанами», - сказал Ху.

Ранее Курсор писал, что астрономы раскрыли тайну необычных экзопланет. Последние десятилетия «охоты за экзопланетами» позволили ученым намного лучше понять эволюционные пути, ведущие к нынешней архитектуре нашей планетной системы, а также других обнаруженных систем.

Ученые обнаружили новый класс экзопланет, на которых может быть жизнь. На сегодняшний день открыто более 4 400 экзопланет, и в поисках возможности существования там жизни основное внимание было сосредоточено на земных мирах.

Курсор также писал, что астрономы обнаружили миры за пределами нашей Солнечной системы. Эти миры могут дать ученым представление о малоизученной стадии планетарной эволюции.

Ученые усовершенствуют работу атомных часов в дальнем космосе. Космические корабли, которые отправляются в дальний космос, полагаются на связь с наземными станциями на Земле, чтобы выяснить, где они находятся и куда направляются.

Курсор сообщал, что астрономы нашли экзопланету с 3 солнцами. Новые наблюдения подтверждают существование экзопланеты KOI-5Ab, находящейся в тройной звездной системе.

Астрономы обнаружили новую экзопланету рядом с белым карликом. Открытие которое, по меркам космоса, находится не так уже и далеко от Земли.

Предсказана гибель необычной черной экзопланеты. Астрономы из Принстонского университета заявили о том, что необычная черная экзопланета WASP-12b может закончить свою жизнь быстрее, чем прогнозировалось.

20 планет за пределами Солнечной системы более пригодны для жизни, чем Земля, а астрономы уже назвали четыре самые многообещающие планеты для жизни.

Астрономы обнаружили новые теплые экзопланеты.

Напомним, Курсор сообщал о том, что астрономы открыли десятую планету Эриду в Солнечной системе.