Tim Michelle Hill (UC Riverside) koristio je Smaller Than Earth Habitability Model da utvrdi koliko male stene planete mogu zadržati atmosferu u naseljivoj zoni zvezde slične Suncu. Zaključak: tipična donja granica je ~0,8 radijusa Zemlje, a u izuzetnim slučajevima sa bogatim ugljenikom i povoljnim unutrašnjim osobinama — i oko ~0,6. Ključni faktori su vulkanska dopuna atmosfere, sadržaj ugljenika, veličina jezgra i vreme erupcija; sudari kometa mogu obnoviti atmosferu kasnije.
Nova granica nastanjivosti: planete moraju biti približno 0,8 Zemljinog radijusa da sačuvaju atmosferu
An artist's illustration of various exoplanets found so far. | Credit: NASA
Planeta stena u naseljivoj zoni oko zvezde slične Suncu deluje kao idealno mesto za život — ali neće ako je premala da zadrži atmosferu dovoljnog trajanja. Novi rad tima Michelle Hill sa University of California Riverside koristi model nazvan Smaller Than Earth Habitability Model da simulira koliko male stene planete mogu dugo zadržati atmosferske gasa.
Glavni zaključci
Simulacije pokazuju da planeta treba biti oko 0,8 radijusa Zemlje (80%) da bi zadržala atmosferu dovoljno dugo da život po našem pojmu može da se usadi (redom milijarde godina). U najpovoljnijim scenarijima — naročito sa znatno većim sadržajem ugljenika u omotaču — atmosfersko zadržavanje može biti moguće i pri ~0,6 radijusa Zemlje, ali to zahteva parametre koje naša planeta nema.
New exoplanets, like those orbiting TRAPPIST-1, are being discovered with staggering frequency. | Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
Zašto manje planete gube atmosferu
Manje planete imaju slabiju gravitaciju i slabija magnetna polja, pa je teže zadržati gasni omotač. Pored toga, zvezdano zračenje i zvezdani vetar u naseljivoj zoni mogu brzo da otrgnu atmosferu. Ako vulkanska aktivnost ne dopunjava atmosferske gubitke dovoljno brzo, atmosfera se postepeno istanjiva i na kraju nestaje.
Koji faktori pomažu zadržavanju atmosfere
- Sadržaj ugljenika: Bogatiji omotač ugljenikom omogućava obilniji ispuštaj CO2 kroz vulkanske erupcije; CO2 je teži molekul i sporije biva izgubljen.
- Veličina jezgra i debljina mantla: Planete sa manjim jezgrima i relativno debljim omotačem zadržavaju vulkansku aktivnost duže.
- Radioaktivni elementi: Viši početni sadržaj radioaktivnih elemenata održava unutrašnju toplotu i produžava vulkansku aktivnost.
- Temperatura omotača: Neočekivano, hladniji početni mantl može pomoći jer kasne erupcije nastupaju nakon što zvezda prođe kroz burnu mladalačku fazu, pa su izbačeni gasovi manje ranjivi na zvezdane bljeskove.
Drugače putevi do atmosfere
Čak i planete koje izgube početnu atmosferu mogu dobiti novu: sudari kometa i asteroida mogu dovesti volatila (vodonik, kiseonik, ugljenik) i obnoviti gasni omotač — naročito ako takvi sudari nastupe kasnije, kada je zvezda stabilnija.
Space volcanoes are widespread. For instance, Jupiter's moon Io has a pizza-like surface covered in volcanoes. | Credit: NASA
Šta sledi
Autori planiraju da prošire model na planete oko crvenih patuljaka (red dwarfs), poput sistema TRAPPIST-1, koji čine oko 75% zvezda naše galaksije i predstavljaju važan cilj za teleskope poput James Webb Space Telescope (JWST). Takođe će ispitivati efekte plimno zaključanih planeta i onih sa intenzivnom unutrašnjom toplotom i seizmičkom aktivnošću.
Rad Michelle Hill i saradnika objavljen je u junu u časopisu The Planetary Science Journal.
Napomena: Neki raniji naslovi su spekulisali o tome da život može opstati samo na planetama većim od Marsa; važno je pojasniti da Mars ima ~0,53 radijusa Zemlje, dok ova studija navodi prag od oko 0,8 radijusa Zemlje — što znači da je granica za dugotrajno atmosfersko zadržavanje znatno iznad Marsove veličine.
Pomozite nam da budemo bolji.
