Наличие атмосферной пыли может указывать на повышенную обитаемость далёких планет

Учёные расширили понимание потенциально обитаемых планет, вращающихся вокруг далёких звёзд, включив критический климатический компонент — наличие атмосферной пыли.

Исследователи предполагают, что планеты со значительным количеством атмосферной пыли — подобные миру, изображённому в классическом фантастическом романе «Дюна» — могут быть обитаемы в более широком диапазоне расстояний от своей родительской звезды, тем самым увеличивая «окно» для планет, способных поддерживать жизнь.

Команда из Университета Эксетера, Метеорологического бюро и Университета Восточной Англии (UEA) выделила три основных воздействия пыли.

Планеты, вращающиеся близко к звёздам, меньшим и более холодным, чем Солнце (так называемым М-карликам), вероятно, существуют в состояниях синхронизированного вращения, что приводит к постоянным дневной и ночной сторонам.

Исследователи обнаружили, что пыль охлаждает более горячую дневную сторону, но также нагревает ночную, эффективно расширяя обитаемую зону планеты — диапазон расстояний от звезды, где может существовать поверхностная вода. Обнаружение и характеристика потенциально обитаемых далёких планет в настоящее время наиболее эффективны именно для таких миров.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, также показывают, что для планет в целом охлаждение атмосферной пылью может играть значительную роль у внутреннего края этой обитаемой зоны, где становится так жарко, что планеты могут потерять поверхностную воду и стать необитаемыми — по сценарию, который, как считается, произошёл на Венере.

По мере потери воды с планеты и сокращения её океанов количество пыли в атмосфере может увеличиваться и, как следствие, охлаждать планету. Этот процесс представляет собой так называемую отрицательную обратную связь в климате, откладывающую потерю планетой своей воды.

Ключевым моментом является то, что исследование также предполагает, что наличие пыли необходимо учитывать при поиске ключевых биомаркеров, указывающих на жизнь — таких как наличие метана, — поскольку она может скрывать их сигнатуры, наблюдаемые астрономами.

Эксперты предполагают, что эти результаты означают, что экзопланеты должны быть очень тщательно рассмотрены, прежде чем они будут потенциально отвергнуты в поиске обитаемых далёких миров.

Ведущий автор исследования д-р Иан Боутл отметил: «На Земле и Марсе пыльные бури оказывают как охлаждающее, так и согревающее воздействие на поверхность, причём охлаждающий эффект обычно побеждает. Но эти планеты с «синхронизированной орбитой» совершенно другие. Здесь тёмные стороны этих планет находятся в вечной ночи, и побеждает согревающий эффект, тогда как на дневной стороне побеждает охлаждающий эффект. Результатом является смягчение температурных крайностей, что делает планету более пригодной для жизни».

Известно, что наличие минеральной пыли играет существенную роль в климате — как регионально, что обнаружено на Земле, так и глобально, как это наблюдается на Марсе.

Исследовательская группа провела серию моделирований землеподобных экзопланет с использованием современных климатических моделей и впервые показала, что естественная минеральная пыль будет оказывать значительное влияние на то, смогут ли экзопланеты поддерживать жизнь.

Профессор Манодж Джоши из UEA заявил, что это исследование вновь показывает, как возможность поддержания жизни на экзопланетах зависит не только от звёздной облучённости, но и от состава атмосферы планеты. «Атмосферная пыль — это то, что может поддерживать обитаемость планет, но также и затрудняет нашу способность находить признаки жизни на этих планетах. Эти эффекты необходимо учитывать в будущих исследованиях».