Астрономы установили критический размер каменистой планеты, необходимый для удержания атмосферы и возникновения жизни. Согласно новым данным, потенциально обитаемый мир должен быть не меньше Марса. Это открытие поможет оптимизировать работу мощнейших телескопов, таких как «Джеймс Уэбб», и сосредоточить ресурсы на самых перспективных объектах.

Битва за атмосферу

Современная астрономия переживает бум открытий экзопланет. Однако детально изучить атмосферу каждого нового объекта физически невозможно из-за дефицита времени на мощных обсерваториях. Ученые ищут миры в «зоне обитаемости» — области вокруг звезды, где температура позволяет существовать жидкой воде. Но эта зона является и самой опасной: близость к светилу подвергает планеты мощному воздействию звездного ветра и радиации, которые стремятся сдуть газовую оболочку.

Чтобы понять, какие миры способны выстоять в этой борьбе, команда под руководством Мишель Хилл создала симуляцию Smaller Than Earth Habitability Model. Исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science, показало: для формирования жизни атмосфера должна удерживаться миллиарды лет.

Физические ограничения

Моделирование выявило четкие границы размеров. В стандартном варианте планета должна иметь радиус не менее 80% от земного. Если же изменить химический состав, этот порог может снизиться до 60% (примерно до размеров Марса). Мелкие космические тела проигрывают по двум причинам:

  • Слабая гравитация и магнитное поле: Планета не может удержать легкие газы от выдувания звездным ветром.
  • Быстрое остывание: У малых планет мантия (слой магмы) быстро затвердевает. Это останавливает вулканическую активность, которая необходима для постоянного пополнения атмосферы новыми газами.

Факторы выживания

Исследователи тестировали модели с разным размером ядра, толщиной мантии и температурой. Выявлены ключевые параметры, позволяющие планете выжить:

  • Высокое содержание углерода: Тяжелые молекулы углекислого газа сложнее выбить в космос. Избыток углерода в мантии стал важнейшим фактором успеха.
  • Строение ядра: Толстая мантия и относительно малое ядро обеспечивают больший запас расплавленного материала и газов.
  • Радиоактивные элементы: Их распад выделяет тепло, поддерживая мантию в жидком состоянии гораздо дольше.
  • «Холодный старт»: Если мантия изначально холоднее, вулканическая активность начинается позже. Это позволяет сберечь первичные газы до тех пор, пока юная звезда не успокоится и перестанет извергать агрессивные вспышки плазмы.

Второй шанс и будущее исследований

Даже если планета полностью потеряет первичную атмосферу, у нее может быть «второй шанс». Ученые полагают, что кометы и астероиды, богатые водородом, кислородом и углеродом, способны принести новую атмосферу. Главное условие — эти столкновения должны произойти на поздних этапах жизни звезды, когда она станет менее агрессивной.

Следующим шагом для исследователей станет применение модели к планетам у красных карликов, которые составляют 75% всех звезд Галактики. Первым объектом анализа станет система TRAPPIST-1, где три из семи каменистых планет находятся в зоне обитаемости. Новые данные позволят не тратить ресурсы на наблюдение за объектами, которые объективно слишком малы для сохранения атмосферы.