Зоны терминаторов на далеких планетах могут содержать жизнь

«Эти планеты имеют постоянную дневную сторону и постоянную ночную сторону», — сказала Ана Лобо, исследователь с докторской степенью в Департаменте физики и астрономии UCI, которая руководила новой работой, опубликованной в The Astrophysical Journal. Лобо добавил, что такие планеты особенно распространены, потому что существуют вокруг звезд, которые составляют около 70 % звезд, видимых на ночном небе, —М-карликов, которые относительно тусклее нашего Солнца.

Терминатор — это разделительная линия между дневной и ночной сторонами планеты. Зоны терминаторов могут существовать в «правильной» температурной зоне между слишком жарко и слишком холодно.

На темных сторонах планет-терминаторов вечная ночь привела бы к резкому падению температуры, из-за чего любая вода могла бы замерзнуть в лед. Сторона планеты, всегда обращенная к звезде, может быть слишком горячей, чтобы вода могла долго оставаться на открытом воздухе.

Лобо вместе с Аомавой Шилдс, профессором физики и астрономии UCI, смоделировали климат планет-терминаторов, используя программное обеспечение, обычно используемое для моделирования климата нашей планеты, но с некоторыми корректировками, включая замедление вращения планет.

^{Рис. 1. Поверхностные температуры (°C) с подзвездной точкой в центре. Черные линии обозначают терминатор. Авторы и права: The Astrophysical Journal (2023 г.).}

Считается, что это первый раз, когда астрономы смогли показать, что такие планеты могут поддерживать пригодный для жизни климат, ограниченный регионом терминатора. Исторически сложилось так, что исследователи в основном изучали экзопланеты, покрытые океаном, в поисках кандидатов на обитаемость. Но теперь, когда Лобо и ее команда показали, что планеты-терминаторы также являются жизнеспособными убежищами для жизни, это расширяет возможности выбора астрономов, ищущих жизнь.

«Мы пытаемся привлечь внимание к большему количеству планет с ограниченным запасом воды, которые, несмотря на отсутствие обширных океанов, могут иметь озера или другие более мелкие водоемы с жидкой водой, и этот климат может быть очень многообещающим», — сказал Лобо.

Один из ключей к находке заключается в точном определении того, какая именно планета зоны терминатора может удерживать жидкую воду. Команда обнаружила, что если планета в основном покрыта водой, то вода, обращенная к звезде, испарится и покроет всю планету толстым слоем пара.

Но если есть земля, такого эффекта быть не должно.

«Если на планете много земли, сценарий, который мы называем «обитаемостью терминатора», осуществим намного легче», — сказал Шилдс. «Новые и экзотические состояния обитаемости, которые открывает наша команда, больше не являются предметом научной фантастики — Ана проделала работу, чтобы показать, что такие состояния могут быть климатически стабильными».

Признание терминаторных зон потенциальными гаванями для жизни также означает, что астрономам необходимо будет скорректировать способ изучения климата экзопланет в поисках признаков жизни, потому что создаваемые жизнью биосигнатуры могут присутствовать только в определенных частях атмосферы планеты.

Эта работа также поможет информировать будущие усилия групп, использующих такие телескопы, как космический телескоп Джеймса Уэбба или будущий ультрафиолетовый оптический инфракрасный телескоп LUVOIR, которые в настоящее время разрабатывается в НАСА, поскольку они ищут планеты, на которых может быть внеземная жизнь.

«Исследуя эти экзотические климатические состояния, мы увеличиваем наши шансы найти и правильно идентифицировать пригодную для жизни планету в ближайшем будущем», — уверен Лобо.