Астрономы расширяют зону обитаемости: жизнь может скрываться на «неправильных» планетах

Традиционная и расширенная обитаемые зоны: Традиционная обитаемая зона показана оранжевой диагональной полосой. Её расстояние от звезды (горизонтальная ось, в астрономических единицах) увеличивается со светимостью, которая растёт с массой звезды и её спектральным классом (M, K, G и т.д.), показанным на вертикальной оси. Эллипсы представляют собой расширения обитаемой зоны, представленные в исследовании. Автор: Амри Вандель

Астрономы долгое время искали жизнь в довольно узком кольце вокруг звезды — «обитаемой зоне», где планета должна быть не слишком горячей и не слишком холодной для существования жидкой воды. Новое исследование утверждает, что эти рамки слишком строги: на приливно заблокированных мирах, которые всегда повёрнуты к звезде одной стороной, тепло может циркулировать достаточно, чтобы жидкая вода сохранялась на ночной стороне, даже если планета обращается ближе к холодным звёздам классов M и K, чем допускают консервативные климатические модели.

Исследование также указывает вовне: жидкая вода может существовать далеко за классической внешней границей зоны, скрытая подо льдом в виде подлёдных или внутриледниковых озёр. Это означает, что количество миров, достойных проверки на наличие воды и потенциально благоприятных для жизни условий, может быть гораздо больше, чем предполагает традиционная карта.

Переосмысление классической обитаемой зоны

В течение многих лет астрономы полагались на простое эмпирическое правило при поиске жизни за пределами Земли: искать планеты в «обитаемой зоне» — узком диапазоне вокруг звезды, где жидкая вода может существовать на поверхности планеты. В нашей собственной Солнечной системе эта зона лежит примерно между орбитами Земли и Марса.

Но многие из открываемых сейчас планет не вписываются в эту схему, обращаясь вокруг звёзд, сильно отличающихся от нашего Солнца, на расстояниях ближе, чем внутренний край обитаемой зоны, или дальше от неё.

Новые модели для приливно заблокированных планет

В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, астрофизик профессор Амри Вандель из Еврейского университета задаётся вопросом, что происходит, когда учёные отказываются от предположений, заложенных в традиционные модели обитаемости.

Фокус сделан на приливно заблокированных экзопланетах — мирах, которые всегда обращены к своей звезде одним полушарием. На одной стороне таких планет — вечный день, на другой — вечная ночь, и такая конфигурация часто считается проблемной для существования поверхностной жидкой воды и жизни.

Анализ Ванделя предполагает обратное.

Используя аналитическую климатическую модель, отслеживающую температуру по поверхности таких планет, исследование показывает, что миры, вращающиеся вокруг звёзд классов M и K, могут поддерживать жидкую воду на своей ночной стороне, даже если они обращаются значительно ближе к своей звезде, чем допускают классические модели обитаемой зоны. Тепло, переносимое с дневной стороны, может поддерживать части ночной стороны выше точки замерзания, расширяя диапазон сред, где вода может сохраняться.

Последствия для будущих открытий

Это расширенное определение обитаемой зоны может помочь объяснить недавние наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб», который обнаружил водяной пар и другие летучие газы в атмосферах тёплых, близких к звезде суперземель, обращающихся вокруг звёзд класса M — планет, которые ранее считались находящимися за пределами безопасного диапазона для поверхностной воды.

Исследование также смотрит в противоположном направлении — за внешний край обитаемой зоны. Даже на холодных планетах, далёких от своих звёзд, жидкая вода может существовать под толстыми ледяными слоями, в виде внутриледниковых озёр или подлёдного таяния, что ещё больше расширяет обитаемую зону и увеличивает количество миров, способных поддерживать водные среды, в значительной степени.

Пересматривая предположения, лежащие в основе обитаемой зоны, и пересчитывая её границы, это исследование меняет представление о том, где астрономы могут искать условия, подходящие для жизни, предполагая, что потенциальные места обитания могут существовать на планетах, которые ранее были исключены из рассмотрения.

Источник: Еврейский университет в Иерусалиме

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как наука постоянно пересматривает свои фундаментальные концепции. Идея о том, что жизнь может процветать в столь экстремальных и, казалось бы, негостеприимных мирах, вроде приливно заблокированных планет или под километрами льда, не только расширяет поле для поиска, но и заставляет задуматься о разнообразии форм, которые может принимать жизнь во Вселенной. В 2026 году, с новыми миссиями по исследованию ледяных спутников и всё более мощными телескопами, такие теоретические работы становятся важнейшим компасом для астрономов.