Новое исследование, которое вычисляет влияние поведения облаков на климат, удваивает число потенциально пригодных для поиска жизни планет, вращающихся вокруг красных карликов , наиболее распространенного типа звезд во вселенной. Это открытие означает, что только в галактике Млечный путь 60 миллиардов звезд могут иметь планеты, находящиеся в условно обитаемой зоне.
Ученые из Университета Чикаго и Северо-западного университета основывают свои исследования, которые скоро появятся в журнале Astrophysical Journal Letters, на строгом компьютерном моделировании поведения облаков на экзопланетах. Их заключения значительно расширили размер обитаемой зоны вокруг красных карликов.
Данные, поступившие от миссии Кепплер, НАСА, позволяют предположить, что в условно обитаемой зоне каждого красного карлика есть по крайней мере по одной планете размером с Землю. После последнего исследования ученых это число удваивается.
"Большинство планет в Млечном Пути вращаются вокруг красных карликов", сказал Николас Коуэн, научный сотрудник Северо-Западного Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики. "Термосистема, которая делает климат такие планеты более пригодным, означает, что обитаемые планеты могут быть не так далеко от нас."
Коуэн является одним из трех соавторов исследования, совместно с Дорианом Эбботом и Джуном Яном. Ученые предлагают астрономам проверить свои выводы с помощью космического телескопа James Webb, запуск которого намечен на 2018 год
Формула для расчета обитаемой зоны экзопланет не менялась на протяжении десятилетий. Но она в значительной степени пренебрегает облаками, которые оказывают влияние на основных климатические характеристики.
"Облака вызывают потепление и охлаждение на Земле", сказал Эббот, доцент геофизических наук Чикагского Университета. "Они отражают солнечный свет, охлажная поверхность, и поглощают инфракрасное излучение с поверхности, вследствие чего происходит парниковый эффект. Это дает планете возможность оставаться достаточно теплой для поддержания жизни."
Планета, вращающейся вокруг звезды, похожей на наше солнце, должна иметь орбиту около года, чтобы быть достаточно далеко от звезды и не давать воде испариться со своей поверхности. "А если вы вращаетесь вокруг заезды малой массы или карлика, у вас есть на орбиту примерно месяц или два месяца, чтобы получить то же количество солнечного света, которое мы получаем от солнца," сказал Коуэн.
Планеты на таких малых орбитах из-за гравитации в конечном счете станет обращена к звезде одной стороной, так же как наша Луна к Земле. Расчеты исследователей показывают, что на той стороне, которая обращена к звезде, планета будет испытывать энергичную конвекцию и облака в точке, которую астрономы называют "подзвездный регион". В этом месте солнце всегда стоит прямо над головой, как в полдень.
Трехмерные модели глобальных расчетов, аналогичные тем, что ученые используют для прогнозирования климата Земли, в первый раз показали эффект водяных облаков на внутреннем краю обитаемой зоны. Для этого потребовалось несколько месяцев обработки в системе из 216 сетевых компьютеров в Чикагском Университете. Предыдущие попытки имитации внутреннего края обитаемых зон были недостаточными. В основном они пренебрегают облаками, вместо этого сосредотачиваясь на графиках зависимости падения температуры от высоты.
«Но в трехмерной модели мы на самом деле имитируем прохождение влаги и воздуха через всю атмосферу планеты.", говорит Коуэн.
Новые расчеты показывают, что если есть какие-либо поверхностные воды на планете, результатом этого будут облака. Наличие облаков приведет к значительному охлаждающему эффекту на внутренней части обитаемой зоны, что позволит планете иметь условия для поддержания воды на поверхности, находясь значительно ближе к ее родительской звезде.
Астрономы, которые будут вести наблюдения с телескопа James Webb, будет иметь возможность проверить справедливость этих выводов, измеряя температуру планеты в различных точках ее орбиты. Если приливно заблокированная экзопланета не обладает значительной облачностью, астрономы будут измерять самые высокие температуры на дневной стороне экзопланеты и самые низкие на ночной.
Но если на дневной стороне планеты будут преобладать облака с высокой отражающей способностью, они будут блокировать большое количество инфракрасного излучения от поверхности. В этой ситуации нужно проводить измерения при самых низких температурах, когда планета находится на противоположной стороне, глядя на поверхность, а не эти высокие облака", сказал Ян.
Наблюдения со спутников за Землей также фиксируют этот эффект. "Если вы посмотрите на Бразилию или Индонезию инфракрасным телескопом из космоса, они выглядят холодным, и это потому, что вы видите облако," сказал Коуэн. "Облачный слой находится на большой высоте, а там очень холодно".
"Если телескоп James Webb получит такие данные от экзопланеты", отмечает Эббот, "это почти определенно будет говорить о наличии облаков, а следовательно, и жидкой воды на поверхности."
|
