Земля не удержала бы свою атмосферу на орбите Proxima b

Земля не удержала бы свою атмосферу на орбите Proxima b

В августе 2016 года Европейская южная обсерватория объявила об открытии планеты земной массы у ближайшей к нам звезды. Экзопланета Proxima b находится в обитаемой зоне красного карлика Proxima Centauri, удаленного от Земли примерно на 4 световых года. Звезда по массе и радиусу уступает Солнцу примерно в 7 раз. Последнее время планетологи пытаются выяснить, может ли далекий мир иметь океаны, атмосферу и жизнь. Однако, из-за того, что транзиты Proxima b невозможно увидеть с Земли, «обычный» метод изучения атмосферы недоступен. В поисках ответа ученым приходится полагаться на моделирование.

Новое исследование, представленное в журнале The Astrophysical Journal Letters, описывает результаты компьютерной модели, в которой Землю «поместили» в зону обитания Proxima Centauri на орбиту Proxima b. Оказалось, что атмосфера Земли не выдержит такой близости (7 миллионов километров или 0,05 астрономических единиц) с агрессивным красным карликом.

«Мы решили взять единственную пригодную для жизни планету, о которой мы знаем, и поставить ее на место Proxima b», – рассказывает Кэтрин Гарсиа-Сейдж, ведущий автор исследования из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.

Нахождение в обитаемой зоне, которая определяется лишь расстоянием от звезды-хозяйки, еще не означает, что планета способна к зарождению и поддержанию жизни. Необходимо учитывать другие аспекты, например, наличие воды и атмосферы. Атмосфера важна для жизни, так как она помогает регулировать климат, поддерживает благоприятное для воды давление и защищает от губительной космической погоды.

В симуляции Гарсия-Сейдж и ее коллеги использовали атмосферу, магнитное поле и гравитацию Земли. Они также учли активность красного карлика, основываясь на данных обсерватории NASA «Chandra». Модель показала, как интенсивная радиация звезды и частые вспышки влияют на атмосферу экзопланеты.

В обитаемой зоне красного карлика Proxima b подвергается крайне мощному ультрафиолетовому излучению, которое в сотни раз сильнее, чем Земля испытывает от Солнца. Это излучение генерирует достаточную энергию для выбивания из атмосферы не только самых легких молекул водорода, но и более тяжелых элементов, таких как кислород и азот.

«Это был простой расчет, основанный на средней активности звезды. При этом, он не учитывал экстремальное нагревание атмосферы красного карлика и сильные нарушения магнитного поля экзопланеты его излучением, что еще быстрее лишит ее атмосферы», – добавила Гарсиа-Сейдж.

Модель показывает, что с максимальными температурами термосферы с полностью открытым магнитным полем Proxima b может потерять земную атмосферу за 100 миллионов лет, что всего лишь миг в сравнении с ее возрастом в 4 миллиарда лет. Когда входные данные предполагали самые низкие температуры и замкнутое магнитное поле, атмосфера ускользала за 2 миллиарда лет.

«Все могло бы быть гораздо интереснее, если бы Proxima b удерживала свою атмосферу, но уровень потерь настолько высок, что ее обитаемость не выглядит правдоподобно», – пояснил Джереми Дрейк, соавтор исследования из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (США).

Красные карлики, такие как Proxima Centauri или TRAPPIST-1, часто становятся объектами охоты на экзопланеты, потому что они самые самые распространенные звезды в Галактике. Поскольку они холоднее и тусклее Солнца, планеты должны находится на близких к ним орбитах для поддержания воды в жидком виде. Однако, если атмосферные потери не будут компенсироваться другими процессами, такими как огромное количество вулканической активности или бомбардировка кометами, обитаемость планет вокруг таких звезд практически фантастика.