Ледяные экзопланеты, похожие на Энцелад или Европу, вряд ли могут поддерживать жизнь, так как повышение температуры их поверхности превратит их не в мир-океан, а в гигантский парник, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
«Многие наши коллеги считают, что ледяные миры могут стать обитаемыми, если яркость их светила повысится и их ледяная оболочка будет растоплена. Мы показали, что это на самом деле невозможно для экзопланет, не обладающих сушей и похожих по размерам на Энцелад и Европу. Они сразу превращаются из «ледышки» в «парник» минуя фазу, во время которой они напоминают Землю», — пишут Цзюнь Ян (Jun Yang) из университета Пекина (Китай) и его коллеги.
Телескоп «Кеплер» и ряд наземных обсерваторий открыли за последние годы несколько десятков планет, которые не являются небольшими или крупными аналогами Земли или же газовыми гигантами, а своеобразными «водными мирами», состоящими почти полностью из воды. Эти планеты могут состоять как из жидкой воды, так и быть покрыты толстой коркой льда, которая скрывает под собой гигантский подледный океан.
Сегодня ученые активно спорят о том, могут ли подобные планеты поддерживать жизнь. Часть из них считает, что океаны таких «водных миров» ничем не отличаются от морей и озер Земли, а другие планетологи предполагают, что на этих планетах будет господствовать мощнейший парниковый эффект, в принципе не позволяющий жизни существовать в их водах.
Авторы статьи обратили внимание на то, что климат таких водных миров будет зависеть от двух отличительных свойств воды – то, что она хорошо отражает тепло и свет в замороженном состоянии и удерживает тепло в парообразном состоянии. Чем больше льда или пара появляется на планете, тем сильнее она будет отражать или удерживать в себе тепло, благодаря чему количество льда и пара будет увеличиваться само по себе с все большей скоростью.
Руководствуясь подобными соображениями, Ян и его коллеги создали компьютерную модель аналога Солнечной системы, в которой вокруг звезды вращалась планета, похожая по своим размерам и свойствам на Энцелад или Европу. Ученые постепенно повышали яркость светила, имитируя то, что происходило с Солнцем в последние 3-4 миллиарда лет, за которые его яркость выросла на 30%.
Эти расчеты привели к относительно неожиданным результатам – оказалось, что «водные миры» могут существовать лишь в двух формах – в формате полностью замороженного шара из льда и в виде гигантского парника, в котором вся вода превратилась в пар.
Аналоги земных океанов на таких мирах фактически никогда не возникают, так как процесс превращения планеты из «снежка» в «паровой котел» занимает мгновения по геологическим меркам. Для запуска этой трансформации, как оказалось, нужно неожиданно много энергии, примерно в 1,7-2 раза больше, чем сегодня получает наша планета от Солнца.
Как Земля, учитывая ее большие запасы углекислоты и воды, избежала подобной участи? Как считают ученые, уникальная судьба нашей планеты объясняется тем, что ее поверхность покрыта не только водой, но и участками суши.
Взаимодействие между молекулами СО2, воды и силикатными горными породами, как отмечают ученые, удаляло излишки парниковых газов из атмосферы и возвращало их назад вместе с извержениями вулканов и другими видами геологической активности, мешая превращению Земли в парник и помогая ей «разморозиться» при превращении в ледяной шар.
Все это, как отмечают Ян и его коллеги, ставит под сомнение обитаемость многих «водных миров», открытых планетологами в последние годы, таких как Kepler-22b, Kepler-62e и Kepler-62f. Эти планеты, которые ученые считали мирами-океанами, могут на самом деле быть или парниками, или «ледышками», абсолютно неприспособленными для поддержания жизни.
