Современная наука открыла более 5,5 тысячи экзопланет, однако информация об их атмосферном составе остается довольно ограниченной. До недавнего времени детальное трехмерное моделирование климата производилось только для планет с атмосферой, схожей с земной.
Группа американских исследователей провела революционное моделирование климата планет с атмосферой, состоящей из водорода и углекислого газа. Эти газовые оболочки демонстрируют особую стабильность при давлении, в несколько раз превышающем земное. Результаты исследования были представлены научному сообществу через сервер препринтов Корнеллского университета.
Интересно, что водород и углекислый газ являются превосходными парниковыми газами, превосходящими земную атмосферу по способности поглощать инфракрасное излучение. При этом водород показывает прогрессивное усиление парникового эффекта с ростом давления, тогда как у СО2 этот показатель стабилизируется на определенном уровне. Формирование планет с такими атмосферами вполне реалистично: водород – самый распространенный элемент во Вселенной, а углекислый газ, благодаря своей массе, хорошо удерживается гравитацией планет.
Исследования показали удивительные результаты: при стандартном атмосферном давлении планета, подобная Земле, может поддерживать жизнь на расстоянии 0,98 астрономической единицы от звезды солнечного типа. При увеличении давления до 2,5 атмосфер зона обитаемости расширяется до 1,2 астрономической единицы, а при пяти атмосферах – превышает 1,5 астрономической единицы. Особенно примечательно, что водородные миры оказались более благоприятными для жизни вблизи звезд, чем предполагалось ранее.
Высокое атмосферное давление создает уникальные условия, препятствующие чрезмерному испарению воды. Это противодействует развитию неконтролируемого парникового эффекта, который обычно делает планеты непригодными для жизни, как в случае с Венерой.
Планеты с атмосферой из чистого углекислого газа продемонстрировали иные характеристики. Они становятся слишком горячими уже на расстоянии 1,2-1,3 астрономической единицы от звезды, а на расстоянии 1,5 единицы неожиданно подвергаются глобальному оледенению.
Практические эксперименты с кишечной палочкой показали обнадеживающие результаты. Бактерии успешно развивались как в водородной, так и в углекислотной среде при различных значениях давления, хотя рост в углекислом газе был несколько замедлен. Это открытие подтверждает потенциальную пригодность таких атмосфер для простейших форм земной жизни без необходимости специальной адаптации.
Особенно интересно, что фотосинтезирующие организмы, доминирующие по биомассе на Земле, могут чувствовать себя еще лучше в среде чистого углекислого газа, чем гетеротрофные бактерии вроде кишечной палочки.
Дополнительную перспективу открывает тот факт, что большинство звезд во Вселенной – красные карлики, излучающие преимущественно в инфракрасном диапазоне. Около таких звезд глобальное оледенение наступает при более низких температурах, поскольку лед слабо отражает инфракрасное излучение.
Эти открытия существенно расширяют наше понимание потенциально обитаемых миров и предполагают, что зоны, пригодные для жизни, могут быть значительно обширнее, чем считалось ранее. Более того, земные организмы могут развиваться в таких условиях даже активнее, чем показали первоначальные эксперименты.
Источник: naked-science.ru
