За допомогою моделювання команда астрономів показала, що активність батьківської зірки може допомагати планетам компенсувати втрати атмосфери. На прикладі системи TRAPPIST-1 вчені спрогнозували, що корональні викиди маси зі світила через взаємодію з магнітосферою планет можуть індукувати нагрівання у їхніх надрах. Виділене тепло сприятиме вулканізму, що поповнить атмосферні втрати планети. Дослідження опубліковане у журналі The Astrophysical Journal Letters.
Ілюстрація можливого вигляду планет в системі TRAPPIST-1. NASA / JPL-Caltech / Wikimedia Commons
Як планети втрачають атмосферу?
Знайдені за межами Сонячної системи подібні до Землі планети, що знаходяться на достатніх для збереження на своїх поверхнях рідкої води відстанях від своїх світил, змусили замислитися про імовірність існування на них життя. Однак придатність для життя будь-якої кам'янистої планети визначається складною еволюцією її надр, поверхні та атмосфери. Подібні, на перший погляд, Земля та Марс мають надзвичайно відмінні атмосфери, що зокрема пояснюється її втратами у процесі еволюції.
Основні механізми, відповідальні за втрати планетами атмосфер. G. Gronoff et al. / JGR Space Physics, 2020
Одним з механізмів втрати планетою атмосфери є взаємодія з випромінюванням батьківського світила:викиди плазми та ультрафіолетові спалахи іонізують атмосферу та сприяють її ерозії. Тому спалахова активність зірки є ключовим фактором для оцінки придатності планети для життя. Втім, так само зоряна активність може впливати і на процеси всередині планет, що також слід враховувати в оцінках придатності позаземних світів до життя.
Тож у своїй роботі команда швейцарських астрономів спільно з колегами з Німеччини на прикладі системи TRAPPIST-1 вирішила оцінити, чи може вплив плазми та ультрафіолетового випромінювання на надра планет, вплинути на їхні атмосферні втрати.
Як можуть вберегти атмосферу зорі?
TRAPPIST-1 — це ультрахолодний червоний карлик, розташований за 39,13 світлового року від Сонця, навколо якого нарахували 7 екзопланет, що знаходяться настільки близько до світила, що рік на них триває від 1,5 до 19 днів. Їхня батьківська зірка часто переживає потужні спалахи, через що у придатності планет до життя виникають сумніви. Однак нове дослідження говорить, що зоряна активність може компенсувати втрати планетами атмосфер.
Вплив активності зорі на екзосферу планети (згори) та на її надра (внизу), чому було присвячене дослідження. Alexander Grayver et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2022
Розроблена вченими модель показує, що внаслідок викидів корональної маси всередині планет може виділятися тепло, кількість якого порівняна з енергією, яку виділяє в надрах Землі розпад радіонуклідів — близько 20 тераватів. Нагрівання відбувається через індуковані всередині планет струми, які призводять до нагрівання їхньої силікатної мантії. Причому швидкість нагрівання зросте, якщо планета володіє магнітним полем. На думку вчених, розсіяного в мантії тепла стане, щоб впливати на геологічні процеси на планетах, наприклад, на газовиділення та вулканізм. Це своєю чергою допоможе поповнювати атмосферу та пом'якшить наслідки її ерозії, викликаної зокрема і зоряною активністю.
TRAPPIST-1 привертає увагу астрономів як близька до нас система із землеподібними планетами. Сьогодні відомо, що планети в ній мають подібний склад, а телескоп «Спітцер» допоміг визначити їхні маси, радіуси, густини та характеристики орбіт.