Астрономы назвали экзопланеты, на которых могут быть подледные океаны и гейзеры

По мере роста числа известных планет за пределами Солнечной системы мы все больше узнаем об их разнообразии. Авторы нового исследования рассмотрели 17 экзопланет земного типа, которые могут иметь обширные океаны с коркой льда, и оценили температуру на их поверхности. Все они, по мнению ученых, геологически активны и могут поддерживать криовулканизм — выбрасывать на большую высоту потоки разогретого вещества. Причем две планеты достаточно близки к Земле, чтобы в будущем различить на них такие гейзеры с помощью телескопов.

За несколько последних десятилетий астрономы описали множество экзопланет, то есть планет за пределами Солнечной системы. Они образуют целый спектр форм в зависимости от размера, плотности и расстояния до звезды, вокруг которой вращаются. Некоторые относят к газовым гигантам — их по аналогии с планетами нашей системы назвали «горячий юпитер», «холодный нептун» и так далее.

Другие экзопланеты сравнимы по массе и плотности с Землей — это так называемые каменистые планеты, или планеты земного типа. Они привлекают значительное внимание, так как могут оказаться домом для внеземной жизни. Особенно интересны в этом отношении планеты-океаны — экзопланеты, содержащие огромные объемы жидкой воды. Действительно, наличие воды в жидкой форме — важнейшая предпосылка возможного существования жизни.

Планеты-океаны могут находиться в разных условиях и в зависимости от них быть покрыты жидкой водой или скованы льдом — частично либо на всей своей поверхности. В Солнечной системе есть примеры таких тел. Правда, это не планеты, а спутники планет — газовых гигантов, Юпитера (Европа) и Сатурна (Энцелад). Под ледяной коркой обеих лун находятся океаны жидкой воды, замерзнуть которой не дает энергия приливов и отливов, вызванных близостью огромной планеты и соседних спутников, а также распад радиоактивных атомов в их недрах.

Планеты — ледяные океаны (cold ocean planets) заинтересовали авторов новой статьи для Astrophysical Journal. Ученые оценили внутренний нагрев и глубину залегания океана для 17 таких экзопланет. Моделирование подтвердило, что все они могут содержать большие объемы жидкой воды — это согласуется с равновесной температурой на их поверхности и плотностью. При этом новые оценки средней температуры оказались ниже прежних на 16 градусов.

Согласно моделированию, некоторые из ледяных планет-океанов (Проксима Центавра b, Kepler 1544 b и Kepler 1652 b) могут быть покрыты очень тонким слоем льда — менее 100 метров. У прочих ледяная корка может достигать толщины до 10 или даже 30 километров.

Авторы исследования предположили, что все 17 рассмотренных планет имеют довольно высокий уровень геологической активности. По-видимому, по этому параметру они превосходят Европу, которая вращается вокруг Юпитера.

Учитывая перегрев, вызванный приливными течениями и радиацией внутри планет, экзопланеты могут быть и местом активного криовулканизма. Так называют вулканическую активность, которая происходит в условиях низких температур на некоторых небесных телах. Она приводит к выбросам огромных масс разогретого вещества, которые поднимаются высоко над поверхностью и напоминают гейзеры. Это явление удалось наблюдать, например, на спутнике Сатурна — Энцеладе.

При этом в случае покрытых толстой «ледяной броней» (более 30 километров) планет криовулканизм может быть не связан с океаном жидкой воды.

Ученые отметили, что в случае экзопланет Проксима Центавра b и LHS 1140 b лед достаточно тонок, а криовулканическая активность в сотни или даже тысячи раз выше, чем у Европы. Это означает, что в будущем у астрономов есть шанс различить ее на обеих планетах с помощью телескопов — например, по распределению паров воды.

Не менее важно, что создавшиеся на планетах — ледяных океанах условия теперь кажутся более подходящими для возникновения жизни. Это должно привлечь к ним дополнительное внимание астробиологов.