Когда мы говорим об обитаемости, то чаще всего представляем себе отдельную планету, возможно, с океанами, атмосферой и температурой, близкой к земной. Однако реальность сложнее. Обитаемость — это не свойство только планеты, а результат ее взаимодействия со звездой. Именно это подчеркивает новое исследование.
Ученые технологического института Флориды во главе с Ховардом Ченом исследовали, как кратковременные звездные выбросы (вспышки, выбросы корональной массы и связанные с ними потоки высокоэнергетических частиц) воздействуют на климат таких планет. Главным объектом стала известная экзопланета TRAPPIST-1e — каменистый мир в обитаемой зоне ультрахолодного красного карлика.
Обычно фотохимические процессы в атмосферах экзопланет моделируются в рамках упрощенных вертикальных моделей. В этом исследовании применялись более продвинутые трехмерные модели общей циркуляции, позволяющие учитывать влияние вспышек на атмосферную динамику по всей планете, что оказалось критически важным для понимания климатических эффектов.
Выяснилось, что такие выбросы могут охлаждать или, напротив, нагревать разные слои атмосферы. Высокоэнергетические частицы возбуждают молекулы оксида азота и углекислого газа, которые затем излучают инфракрасное тепло и вызывают охлаждение в верхних слоях атмосферы. В то же время водяной пар и закись азота в нижних слоях поглощают инфракрасное излучение, усиливая парниковый эффект. Кстати, Земля защищена от таких воздействий своей магнитосферой.
Интенсивные вспышки могут изменять температурный режим, запускать мощные ветры, нарушать атмосферную циркуляцию, перераспределять тепло и химические соединения по всей планете. Такие климатические встряски способны изменить условия даже в ответ на единичные, кратковременные события. Особенно уязвимыми оказываются планеты у молодых и активных звезд с регулярными вспышками. В таких условиях атмосферы могут терять воду, озон и другие важные соединения, а климат становится нестабильным. Однако даже редкие, но мощные вспышки у умеренно активных звезд способны нарушить хрупкое атмосферное равновесие.
Это исследование важно для понимания обитаемости экзопланет и будущих космических миссий, направленных на поиск биомаркеров в атмосферах далеких миров. Чтобы понять, может ли планета поддерживать жизнь, нужно изучать ее саму и характер ее звезды.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как новая экзопланета заинтриговала астрономов.
