Планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, могут быть достаточно влажными для жизни

Красные карлики, известные также как М-звезды, примерно на одну пятую массивнее Солнца и примерно в 50 раз слабее. Эти звезды составляют до 70 процентов звезд в космосе. Космическая обсерватория НАСА «Кеплер» обнаружила, что, по меньшей мере, половина этих звезд - скалистые планеты, которые от 0,5 до 4 раз больше массы Земли.

Последние данные свидетельствуют о том, что планеты в обитаемой зоне красных карликов могут аккумулировать значительные количества воды. В самом деле, каждая планета может иметь примерно в 25 раз больше воды, чем Земля. Жилая зоны красных карликов близка к звездам, потому из-за тусклости, планеты там часто расположены ближе, чем Меркурий у Солнцу. Эта близость делает их привлекательными для астробиологов, так как планеты вблизи своих звёзд проходят перед ними чаще, что помогает в их обнаружении.

Когда планета вращается очень близко к звезде, гравитационное притяжение звезды может заставить мир стать "приливно заблокированным". Когда планета «приливно заблокирована» к своей звезде, она всегда будет повернута одной и тот же стороной к своей звезде, как Луна всегда показывает одну сторону Земле. Это приводит планету к постоянному дню на одной стороне и постоянной ночи на другой.

Крайности тепла и холода «приливно заблокированных» планет может сделать их очень отличающимися от Земли. Например, прежние исследования предполагали, что на темной стороне таких планет настолько холодно, что любая вода там замерзнет. Солнечный свет заставит воду на солнечной стороне испаряться. Этот водяной пар переместится с воздушными потоками на ночную сторону, что приведет к образованию ледников на ночной стороне и удаления всей воды с залитой солнцем стороны. Жизнь, какой мы ее знаем, не может развиваться на такой планете.

Чтобы увидеть, что происходит на "приливно заблокированных" планетах на самом деле, ученые разработали глобальную климатическую 3D модель планеты, которая смоделировала взаимодействие между атмосферой, океаном, морским льдом и землей, а также 3D модель ледовых щитов, достаточно больших, чтобы покрыть целых континентов. Ученые создали 3D модель красного карлика с температурой около 5660 градусов по Фаренгейту (3125 градусов Цельсия), и проверили, действительно ли вся вода на этих планетах попадет в ловушку на ночной стороне.

Исследователи так же смоделировали планету с размером Земли и гравитацией, но между 63 % и 77 % больше солнечного света, чем на Земле. Они также смоделировали суперземлю на 50 процентов больше Земли с  гравитацией на 38 процентов сильнее (на подобии Gliese 667Cb).

Исследователи смоделировали три различных механизма континентов для всех этих планет. Одним из них был водный мир без каких-либо континентов и ​​Мировой океан различной глубины. Другой предполагал суперконтинент, охватывающий ночную сторону, и океан, покрывающий дневную сторону. И была пародия на земные континенты. Планеты также имели атмосферы, похожие на земную, но исследователи также протестировали более низкие уровни выбросов парниковых газов, углекислого газа, который удерживает тепло.

Когда дело дошло до суперземель, полностью покрытых водой, и суперземель с континентами, исследователи обнаружили малую вероятность, что вся вода превратится в лед на их ночной стороне, так как ветер с теплой половины поможет льду растаять. Кроме того, океанские течения передают тепло с дневной стороны на ночную на таких планетах.

Если на суперземле есть очень большой континент, охватывающий большую часть ночной стороны, ученые обнаружили возможность образования ледяного покрова толщиной около 3300 футов (1000 метров) на его ночной стороне. Однако на следующий день стороны этой суперземли полностью высохнут, как если бы они получили меньше геотермального тепла от вулканической активности, и останется около 10 процентов от количества воды на поверхности Земли или менее. Аналогичные результаты были замечены на планетах, размером с Землю.

"Важным следствием является то, что сохранение жидкой воды на "приливно заблокированных" планетах может быть проще, чем считалось ранее, и там возможен фотосинтез", комментирует автор исследования Джун Янг из Университета Чикаго. "Есть много вопросов, которые будут влиять на жизнедеятельность планет вокруг М-звезд, но наши результаты показывают, по крайней мере, что проблема воды на ночной стороне будет проблемой только  для относительно сухих планет с большими континентами на их ночной стороне и относительно малым тепловым геотермальным потоком".