Модель, созданная планетологами из Стэнфордского университета, установила жесткий предел: стабильную атмосферу в течение 10 миллиардов лет могут сохранить только те космические тела, чей радиус составляет не менее 80% от земного. Более мелкие планеты гарантированно теряют свои газовые щиты всего за 1 миллиард лет — совсем небольшой по эволюционным меркам срок.
Планеты меньше Земли не могут поддерживать жизнь даже в зоне обитаемости
Астрономы обычно ищут внеземную жизнь в так называемой «зоне обитаемости» — области вокруг звезды, где не слишком жарко и не слишком холодно, чтобы на поверхности планеты могла существовать жидкая вода. Но новая математическая модель STEHM доказывает, что для малых планет эта зона не спасение. Даже если объект находится на идеальном расстоянии от своей звезды, недостаток массы планеты запускает физический процесс, который лишает планету шансов удержать воздушную оболочку, делая развитие жизни невозможным.
Художественное изображение планеты TRAPPIST-1e. Википедия
TRAPPIST-1e. Отличной иллюстрацией для модели STEHM служит знаменитая система красного карлика TRAPPIST-1. Из трех ее планет, находящихся в зоне обитаемости, планета TRAPPIST-1d имеет радиус 78% от земного и, судя по последним данным телескопа «Джеймс Уэбб», уже потерял свою атмосферу. Зато ее соседка —TRAPPIST-1e имеет радиус в 92% от земного. Ее параметров гравитации и запасов внутреннего тепла, согласно расчетам, полностью достаточно для преодоления «проклятия малых планет». На сегодняшний день TRAPPIST-1e остается одной из главных надежд астробиологов на обнаружение полноценной, защищенной атмосферой жизни.
Художественное изображение планеты TRAPPIST-1d.
Без защитного слоя газов, укутывающего планету, потенциальная биосфера будет выжжена космической радиацией, а жидкая вода испарится и улетучится в вакуум. Работа опубликована в журнале Planetary Science Journal.
Смертный приговор от собственной звезды
Perseverance в кратере Джезеро. Марс не смог удержать атмосферу из-за малой массы.
Главная причина уничтожения атмосферы заключается в неспособности малых миров поддерживать внутренний геологический «мотор». Массивные планеты долго сохраняют в своей мантии запасы радиоактивных элементов (тория, урана, калия). Их распад генерирует тепло, которое питает вулканы, а вулканы веками качают углекислый газ из недр, восполняя неизбежные потери атмосферы. Маленькие планеты быстро остывают. Как только их недра затвердевают, вулканический насос выключается.
В этот момент активизируется внешняя угроза — звездный ветер и жесткое излучение. Радиация родительской звезды расщепляет тяжелые молекулы углекислого газа в верхних слоях на более легкие компоненты, а звездный ветер буквально сдувает их в космос. Слабая гравитация маленькой планеты не способна сопротивляться этому «грабежу».
Модель STEHM наглядно подтвердила этот сценарий на примере Марса: находясь в зоне обитаемости, он был изначально обречен превратиться в мертвую ледяную пустыню просто из-за своих скромных размеров. Удивительно, но если бы Марс и Венера поменялись местами в Солнечной системе, жизнь могла развиваться на Венере и сегодня.