Первые открытые потенциально обитаемые планеты оказались ещё больше похожи на Землю

Новые данные дают дополнительные аргументы в пользу обитаемости экзопланет Kepler-62f и Kepler-186f. Скорее всего, их ось вращения не испытывает больших колебаний, а это означает стабильный климат. Такие выводы изложены в научной статье, опубликованной в издании Astronomical Journal Юйтун Шань (Yutong Shan) и Гунцзе Ли (Gongjie Li) из Гарвардского университета.

Напомним, что планета Kepler-62f долго оставалась самым близким к Земле по размеру миром в зоне обитаемости (то есть на таком расстоянии от звезды, что на поверхности вода может существовать в жидком состоянии). По диаметру она отличается от Земли лишь на 40%. Она расположена в 1200 световых годах от Земли в созвездии Лебедя. Как видно из названия, Kepler-62f является пятой по счёту открытой планетой звезды Kepler-62. (Напомним, что обозначения b, c и так далее присваиваются мирам в порядке открытия).

Мир Kepler-186f, открытый в 2014 году, потеснил Kepler-62f с первого места. Ещё бы, ведь радиус планеты всего на 10% больше, чем у земного шара. Она тоже находится в зоне обитаемости. По расчётам специалистов, родительская звезда, если наблюдать её с поверхности Kepler-186f в полдень, имеет такую же яркость, как привычное нам закатное солнце. При этом год на ней составляет 130 земных дней. К слову, находится планета в 500 световых годах от Земли в созвездии Лебедя.

Шань и Ли задались целью выяснить, насколько устойчива ось вращения этих планет. Колеблется ли она относительно плоскости орбиты или сохраняет постоянный угол? Если колеблется, то с каким размахом?

На что влияет этот параметр? Напомним, что именно наклон земной оси является причиной смены времён года. Он "виновен" в том, что одна и та же точка земной поверхности в разное время получает разное количество солнечных лучей. Земная ось колеблется с периодом примерно в десять тысяч лет: угол, который она составляет с перпендикуляром к плоскости орбиты, меняется от 22,1 до 24,5 градусов. Как хорошо известно палеоклиматологам, эта периодичность порождает соответствующий цикл изменения климата.

Есть пример планеты, у которой упомянутый угол меняется очень значительно. Речь идёт о Марсе. И такое непостоянство климата стало одной из причин того, что богатая водой планета превратилась в нынешнюю бесплодную пустыню, в которой учёные упорно и пока безуспешно разыскивают хотя бы самую примитивную жизнь.

"Марс находится в зоне обитаемости нашей Солнечной системы, но его осевой наклон очень неустойчив: от нуля до 60 градусов, – объясняет Ли в пресс-релизе. – Эта нестабильность, вероятно, способствовала разрушению атмосферы Марса и испарению поверхностных вод".

Почему это случилось с Марсом и не случилось с Землёй? Обе планеты действуют друг на друга своей гравитацией, к тому же на каждую из них влияет ещё Венера. Это вынуждает плоскость их орбит периодически колебаться. И у Марса этот период совпадает с периодом колебания оси вращения. Эти два движения находятся в резонансе, поэтому первое из них увеличивает амплитуду второго.

У Земли же благодаря наличию массивного спутника (Луны) период колебаний оси вращения иной, чем колебаний плоскости орбиты. Два движения не резонируют, и амплитуда первого из них остаётся небольшой.

Есть ли луны у Kepler-62f и Kepler-186f, неизвестно. Однако известно расстояние до ближайших к ним миров и, с некоторой погрешностью, их массы (массу планеты можно оценить, зная её диаметр и сделав физически обоснованное предположение о её плотности). Поэтому можно рассчитать, насколько стабильной будет ось вращения.

Правда, её стабильность зависит от среднего значения угла наклона оси. То есть, насколько будет меняться со временем наклон оси вращения, зависит от того, чему он равен в среднем. Кроме того, имеет значение продолжительность суток. Ни тот ни другой параметр не известны ни для Kepler-62f, ни для Kepler-186f.

Остаётся один выход: принять эти величины за переменные и посмотреть, насколько стабильной будет ось вращения при тех или иных их значениях. Ли и Шань сделали это. Оказалось, что для обеих планет при сутках, близких к 24 земным часам, и среднем угле наклона, меньшем 40 градусов, ось не будет испытывать существенных колебаний. При больших средних углах наклона возможны умеренные вариации.

Надо сказать, что большой средний угол наклона оси, насколько нам сейчас известно, может быть вызван только катастрофическим столкновением с другим телом. Именно так, по мнению специалистов, земная ось "наклонилась" на двадцать с лишним градусов. А уж сорок градусов может получиться лишь в результате совсем уж колоссального катаклизма, которые должны быть относительно редкими. Есть все основания надеяться, что Kepler-62f и Kepler-186f счастливо избежали такой судьбы.

"Похоже, что обе экзопланеты сильно отличаются от Марса и Земли, потому что они имеют более слабую [гравитационную – прим. ред.] связь с соседними планетами, – говорит Ли. – Мы не знаем, есть ли у них луны, но наши расчёты показывают, что даже без спутников оси вращения Kepler-186f и -62f оставались бы постоянными в течение десятков миллионов лет".

Это, напомним, означает постоянство климата, важного для сохранения (гипотетических) атмосферы, гидросферы и жизни.

"Наше исследование является одним из первых, рассматривающих климатическую стабильность экзопланет", – говорит Ли.

Правда, при моделировании были выявлены и "неудачные" значения продолжительности суток, при которых и меньшие средние углы наклона порождают заметную нестабильность. Тут уж, пока не появятся дополнительные сведения, остаётся рассчитывать на удачу.

Впрочем, даже нестабильность климата не обязательно является "смертным приговором" для биосферы.

"Я не думаю, что мы достаточно разбираемся в происхождении жизни, чтобы исключить возможность её присутствия на планетах с нерегулярными сезонами, – говорит Шань. – Даже на Земле жизнь удивительно разнообразна и демонстрирует невероятную устойчивость к необычайно враждебным условиям. Но климатически стабильная планета может стать более удобным местом для её зарождения".

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) не раз писали о потенциально обитаемых планетах. Например, мы рассказывали о ближайшем к Земле "идеальном мире" , ещё одной перспективной экзопланете и других райских уголках.