Перепись экзопланет недавно достигла важного рубежа, с 5500 подтвержденными кандидатами в 4243 солнечных системах. С таким количеством экзопланет, доступных для изучения, астрономы узнали много о типах планет, которые существуют в нашей галактике, и переосмыслили несколько предвзятых представлений. К ним относятся понятие «обитаемости» и является ли Земля стандартом, по которому ее следует измерять, — т. е. могут ли существовать «сверхобитаемые» экзопланеты? — и само понятие околосолнечной обитаемой зоны (CHZ).
Традиционно астрономы определяли обитаемые зоны на основе типа звезды и орбитального расстояния, где планета была бы достаточно теплой, чтобы поддерживать жидкую воду на своей поверхности. Но в последние годы были рассмотрены и другие факторы, включая наличие планетарных магнитных полей и то, получают ли они достаточно ультрафиолетового света . В недавнем исследовании группа из Университета Райса расширила определение CHZ, включив в него магнитное поле звезды . Их выводы могут иметь значительные последствия для поиска жизни на других планетах (т. н. астробиология).
Исследовательская группа состояла из Энтони С. Аткинсона, аспиранта кафедры физики и астрономии в Университете Райса, профессора Дэвида Александра, директора Космического института Райса и члена Техасского консорциума аэрокосмических исследований и космической экономики, и Элисон О. Фарриш, научного сотрудника программы постдокторанта NASA в Центре космических полетов имени Годдарда NASA. Статья, описывающая их выводы, была опубликована в The Astrophysical Journal.
На Земле наличие собственного магнитного поля было жизненно важным для возникновения и эволюции жизни, какой мы ее знаем. Без него наша атмосфера была бы давно уничтожена энергичными частицами, исходящими от Солнца, — как это было в случае с Марсом. В дополнение к атмосфере Земли, магнитное поле нашей планеты обеспечивает то, что ограниченное количество солнечной радиации и космических лучей достигает поверхности. По этой причине астробиологи считают планетарное магнитное поле необходимым для определения того, является ли экзопланета обитаемой.
Другим фактором является то, как сила магнитного поля планеты и ее взаимодействие с магнитным полем ее родительской звезды влияют на обитаемость. Экзопланете требуется не только сильное поле, чтобы защитить ее от звездной активности (солнечных вспышек и т. д.), но она также должна находиться на достаточно большой орбите, чтобы избежать прямой магнитной связи со своей звездой. «Увлечение экзопланетами проистекает из нашего желания лучше понять нашу собственную планету», — сказал профессор Александер в недавнем пресс-релизе Университета Райса. «Вопросы о формировании Земли и ее обитаемости являются ключевыми движущими силами нашего изучения этих далеких миров».
Магнитные взаимодействия между планетами и их родительскими звездами известны как «космическая погода». Для своего исследования команда изучила 1546 экзопланет, чтобы определить, вращались ли они внутри или снаружи радиуса Альвена своей родительской звезды — расстояния, на котором звездный ветер отделяется от звезды. Это состояло в характеристике активности звезд, известной с использованием их числа Россби (Ro) — отношения между периодом вращения звезды и временем ее конвективного оборота.
Планеты, вращающиеся в пределах этого радиуса, будут напрямую магнитно взаимодействовать с короной звезды, что приведет к значительному удалению атмосферы, исключая их из числа возможных кандидатов на обитаемость. Это явление наблюдалось с TRAPPIST-1 и его системой из семи экзопланет. После изучения экзопланет в своем исследовании они обнаружили, что только две планеты соответствовали всем условиям потенциальной обитаемости. Это были K2-3 d и Kepler-186 f, две экзопланеты размером с Землю в 144 и 579 световых годах от Земли (соответственно).
Эти планеты вращаются в пределах CHZ своих звезд, находятся за пределами их радиуса Альвена и имеют достаточно сильные магнитные поля, чтобы защитить их от звездной активности. «Хотя эти условия необходимы для того, чтобы на планете была жизнь, они не гарантируют этого», — сказал Аткинсон. «Наша работа подчеркивает важность учета широкого спектра факторов при поиске пригодных для жизни планет».
Эти результаты подчеркивают необходимость постоянного наблюдения при изучении экзопланетных систем и рассмотрении факторов, которые привели к появлению жизни на Земле. Они также свидетельствуют о текущих усилиях астрономов и астробиологов по уточнению определения «Обитаемой зоны» и созданию более тонкого понимания. Таким образом, это исследование может помочь усовершенствовать поиск внеземной жизни, позволяя ученым еще больше ограничить то, где они должны искать.
