Экзопланета может раскрыть секреты границы обитаемой зоны

Как близко к звезде может находиться каменистая планета и при этом сохранять воду и условия для жизни?

Недавно открытая экзопланета может стать ключом к разгадке этой тайны, предоставив важные данные об условиях на внутренней границе обитаемой зоны звезды и о том, почему Земля и Венера развивались так по-разному. К такому выводу пришла команда под руководством Лизы Кальтенеггер, директора Института Карла Сагана и доцента астрономии.

Команда обнаружила, что «суперземля» LP 890-9c (также известная как SPECULOOS-2c), вращающаяся близко к внутреннему краю обитаемой зоны своей системы, будет выглядеть совершенно по-разному в зависимости от того, сохранила ли она теплые океаны, имеет ли паровую атмосферу или полностью потеряла воду (в предположении, что когда-то у нее были океаны, как на Земле).

«Наблюдение за этой планетой покажет нам, что происходит на этой внутренней границе обитаемой зоны — как долго каменистая планета может сохранять обитаемость, когда начинает нагреваться», — сказала Кальтенеггер. — «Это научит нас чему-то фундаментальному о том, как эволюционируют каменистые планеты с увеличением светимости звезды, и о том, что однажды произойдет с нами и Землей».

Исследование «Горячая Земля или молодая Венера? Загадка ближайшей транзитной каменистой планеты» опубликовано 21 июня в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

Ключевая цель для телескопа JWST

Спутниковая статья демонстрирует, что космический телескоп NASA James Webb (JWST) сможет различить различные потенциальные атмосферы этой экзопланеты, что делает ее первостепенной целью для наблюдений.

LP 890-9c — одна из двух суперземель, вращающихся вокруг красного карлика в 100 световых годах от Земли. Она примерно на 40% больше Земли и обращается вокруг звезды за 8,5 дней. Критерии предполагают, что это одна из лучших целей для JWST среди известных потенциально обитаемых планет земного типа, наряду с системой TRAPPIST-1.

Моделирование сценариев эволюции

Модели команды Кальтенеггер впервые детально описывают различия в химических сигнатурах, генерируемых каменистыми планетами у внутренней границы обитаемой зоны. Расчеты охватывают несколько сценариев, отражающих стадии эволюции:

• «Горячая Земля» — где жизнь еще возможна.
• Промежуточные фазы, которые, как ожидается, переживет Земля при старении Солнца (постепенное испарение океанов, заполнение атмосферы паром).
• Безжизненная Венера с атмосферой из углекислого газа.

LP 890-9c предоставляет редкую возможность исследовать эту эволюцию. «Если это все еще более горячая Земля... то внутренний край обитаемой зоны может кишеть жизнью. Если мы увидим, что это уже полноценная Венера, то вода может теряться быстрее, чем мы предполагаем», — отмечает Кальтенеггер.

Перспективы наблюдений

Согласно расчетам, JWST мог бы:

• Подтвердить наличие атмосферы и определить, состоит ли она в основном из водяного пара, всего за 3 транзита (прохождения планеты по диску звезды).
• Обнаружить венерианскую атмосферу примерно за 8 транзитов.
• Найти свидетельства потенциально обитаемого сценария «горячей Земли» примерно за 20 транзитов.

Хотя возможны и другие варианты (отсутствие атмосферы или облака, как на Венере, блокирующие свет), дальнейшее исследование обещает дать ценные подсказки. «Мы не знаем, какой может быть эта планета на грани обитаемости, поэтому мы должны смотреть. В этом и заключается настоящее исследование», — заключает Кальтенеггер.