Миссия к Марсу дает подсказки о потенциальной обитаемости далеких планет

Как долго скалистая планета, похожая на Марс, смогла бы оставаться обитаемой, если бы вращалась вокруг красного карлика? Дать ответ на этот сложный вопрос поможет миссия NASA «Mars Atmosphere and Volatile Evolution» (MAVEN), которая изучает нашего соседа с ноября 2014 года.

«Наблюдения миссии MAVEN говорят о том, что Красная планета постепенно потеряла значительную часть своей атмосферы, и это изменило условия на ней», – рассказывает Дэвид Брейн, ученый миссии MAVEN из Университета Колорадо (США).

Лаборатория планетарного масштаба

При изучении скалистых миров за пределами Солнечной системы исследователи используют Марс как лабораторию планетарного масштаба. На осенней встрече Американского геофизического союза 13 декабря 2017 года в Новом Орлеане (США) Дэвид Брейн поделился с коллегами, как данные MAVEN повлияют на определение обитаемости скалистых планет, вращающихся вокруг далеких звезд.

На борту MAVEN установлен набор инструментов, которые измеряют потерю марсианской атмосферы. Исследования показывают, что большая ее часть улетучилась в космос «благодаря» сочетанию химических и физических процессов, и данные с приборов дают подсказки о том, какую роль сыграл каждый из них.

За последние три года Солнце пережило периоды повышения и уменьшения активности, а Марс испытал солнечные бури, солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Эти изменения предоставили MAVEN уникальную возможность наблюдать за поведением атмосферы в различных условиях.

Красный карлик и гипотетический Марс

Дэвид Брейн и его коллеги применили полученные знания к гипотетической марсоподобной планете, проживающей на орбите вокруг красного карлика (самый распространенный класс звезд в нашей Галактике). Они предположили, что экзопланета, как и Марс, располагается на краю обитаемой зоны. Но, поскольку красные карлики более слабые, чем Солнце, обитаемая зона у них находится гораздо ближе. Оказалось, что из-за экстремального ультрафиолетового излучения звезды и близкой орбиты планета будет получать в 5-10 раз больше УФ, чем получает Марс. Это увеличивает количество энергии, доступной для процессов, ответственных за убегание атмосферы.

Основываясь на данных MAVEN, исследователи рассчитали, что атмосфера экзомарса может потерять в 3-5 раз больше заряженных частиц в процессе, называемом утечкой ионов, и в 5-10 раз больше нейтральных частиц в результате фотохимического побега. Кроме того, поскольку в атмосфере будет много заряженных частиц, она начнет «распыляться». Процесс распыления напоминает игру в бильярд: заряженные частицы врезаются в молекулы, выталкивая некоторые из них в космос и сталкивая другие с соседями. Эта цепная реакция способствует значительному увеличению скорости потери атмосферы. Наконец, гипотетическая планета столкнется с потерей легких молекул, таких как водород.

В целом нахождение гипотетического Марса на краю обитаемой зоны спокойного красного карлика может сократить срок способности поддерживать жизнь примерно в 5-20 раз. Если же планету поместить в систему активного красного карлика, этот период сократится примерно в 1000 раз.

Смягчающие обстоятельства

Тем не менее Дэвид Брейн рассматривал наихудшую ситуацию, поместив именно Марс к красному карлику. У другой планеты могут быть некоторые смягчающие факторы, например, активные геологические процессы, магнитное поле или больший размер. Все это позволяет пополнять, защищать и удерживать атмосферу более длительный период.

«Обитаемость далеких миров является одной из самых важных тем в астрономии, и эти оценки демонстрируют один из способов использовать знания о Марсе и Солнце при поисках жизни во Вселенной», – заключил Брюс Якоски, главный исследователь MAVEN из Университета Колорадо (США).

Роман Захаров
главный редактор