Симуляции формирования экзопланет могут помочь в поисках внеземной жизни
Астрофизик из Флоридского технологического института Ховард Чен предлагает новые идеи, которые могут помочь NASA в поисках жизни за пределами Земли. Его последнее теоретическое исследование посвящено системе TRAPPIST-1 — одной из самых изученных экзопланетных систем в галактике. Ученых привлекает её потенциал для наличия воды, а значит, и возможной жизни на её планетах. Однако Чен выдвигает гипотезу, объясняющую, почему телескопы до сих пор не обнаружили явных признаков ни того, ни другого.
Статья под названием «Рождённые сухими или влажными? Разнообразие сценариев формирования воды в аналогах TRAPPIST-1 и компактных планетных системах», написанная Ченом (доцентом в области космических наук) и исследователями из NASA, Университета Джонса Хопкинса и Гарвардского университета, была опубликована в сентябре в журнале The Astrophysical Journal Letters. В работе рассматривается вероятность того, что три внутренние экзопланеты TRAPPIST-1 изначально не содержали воды, несмотря на нахождение в зоне, где вода теоретически возможна.
TRAPPIST-1 — красный карлик, расположенный примерно в 40 световых годах от Земли. Его возраст оценивается в 7,6 миллиарда лет, что на 3 миллиарда лет больше возраста Солнца. Интерес к этой системе обусловлен тем, что все семь её планет являются каменистыми, похожими на Землю, и находятся в зоне обитаемости звезды — области, где температура позволяет существование жидкой воды.
Однако поиски воды пока не увенчались успехом. Некоторые учёные связывают это с отсутствием атмосферных газов, мешающих изучению света, другие предполагают, что вода могла исчезнуть в процессе эволюции планет. Чен и его команда предложили альтернативное объяснение: изначальное отсутствие воды из-за недостатка газа, способного удерживать её в атмосфере. Они проверили эту гипотезу не через наблюдения, а с помощью математического моделирования формирования планет.
«Астрономы используют телескопы, чтобы увидеть, что там есть. Я подхожу с другой стороны: пытаюсь объяснить наблюдаемое и предсказать то, что пока невидимо», — говорит Чен.
Учёные разработали модели, воссоздающие состав и рост планет, начиная с этапа, когда их размер не превышал 1 км в диаметре. Симуляции учитывали столкновения с другими небесными телами до момента формирования окончательной структуры. Ключевыми факторами стали:
— ударная доставка — перенос веществ при столкновениях;
— ударная эрозия — потеря атмосферных газов из-за ударов;
— обмен мантии и атмосферы — циркуляция воды и газов между поверхностью и атмосферой.
После сотен симуляций, дающих тысячи возможных сценариев, большинство результатов для внутренних планет TRAPPIST-1 оказались «сухими». Чен объясняет это высокоэнергетическими столкновениями в компактных системах: мощные удары могли полностью лишить планеты атмосфер, а без газовой оболочки вода не удерживалась и улетучивалась в космос.
Понимание изначальных условий планет — содержания воды, газов, углерода — важно для анализа их эволюции. Такие модели, как у Чена, позволяют предсказывать состояние далёких миров, что поможет NASA эффективнее выбирать цели для исследований. «Если мы знаем, что планета сформировалась «сухой», даже её нахождение в зоне обитаемости не сделает её приоритетной для поиска жизни», — добавляет учёный.
Исследование также открывает путь для изучения других компактных систем. В будущем сочетание теоретических моделей и данных наблюдений таких миссий, как James Webb, может привести к прорывам в астробиологии. Возможно, именно симуляции, подобные работе команды Чена, подскажут, где стоит искать вторую Землю.
Исследование Чена не только углубляет понимание TRAPPIST-1, но и ставит новые вопросы. Например, как динамика формирования планет влияет на распределение органических соединений? Учёные планируют расширить модели, включив в анализ углеродные циклы и вулканическую активность. Это может пролить свет на то, способны ли «сухие» планеты со временем обретать воду через кометную бомбардировку или геохимические процессы. Следующим шагом станет сравнение данных симуляций с наблюдениями телескопов — именно такой симбиоз теории и практики приближает человечество к ответу на вопрос, одиноки ли мы во Вселенной.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
