Гигантский планетарный компаньон может выдать самые старые из обитаемых миров

Гигантская планета, находящаяся на слегка неправильной внешней орбите, может поддерживать тектонику плит на протяжении огромного времени, значительно превышающего длительность существования Солнца. (Здесь и ниже иллюстрации SAO, NASA.)

Чтобы период обитаемости экзопланеты оставался «самым длительным изо всех представимых мест во Вселенной», ей нужна не только долгоживущая звезда, но и крупный «напарник».

Ричард Гринберг (Richard Greenberg) из Аризонского университета (США) и его коллеги подошли к проблеме обитаемости планет у красных карликов с неожиданной стороны. Помните, мы рассказывали о влиянии Юпитера на стабильность орбиты Земли и её климат? Оказывается, внешняя планета-гигант может стабилизировать не только климат внутренней скалистой планеты, но и её тектонику.

Традиционный взгляд на тектонику плит известен: она и обеспечивает углеродный цикл, без которого жизни придётся плохо, и обогащает верхние слои планеты минералами, нужными для живых существ. А вот у красных карликов всё это может не работать — поскольку для обитаемости планетам надо быть особенно близкими к своим тусклым светилам, что ведёт к приливному захвату и остановке планетарного динамо с последующим затуханием тектоники.

И даже если сам по себе приливной захват не даст такого эффекта, со временем многие планеты, особенно маломассивные вроде Земли, из-за остывания недр будут терять активную тектонику, а с ней и обитаемость. Если нам, землянам, беспокоиться об этом по меньшей мере бессмысленно, поскольку наша планета станет необитаемой задолго до остановки тектоники (в силу роста светимости Солнца), то в системах красных карликов ситуация иная. Тамошние светила могут существовать по десять триллионов лет, и вместо примерно 5–6 млрд лет в зоне обитаемости, отведённых Земле, их планеты земного типа будут оставаться пригодными для жизни сотни миллиардов лет. Но, увы, их тектоника может остановиться раньше.

Авторы решили посчитать: а как на такую тектонику может повлиять близкая планета-гигант? Вопрос не праздный, ибо системы других солнц по нашим меркам часто являются сверхплотными. Если Землю отделяет от Юпитера не менее 4,2 а. е. (более 600 млн км), то уже сейчас нам известны места, где от орбиты планет-гигантов до ближайшей «суперземли» всего 0,23 а. е., то есть менее 40 млн км. Следовательно, гравитационное воздействие такой планеты настолько больше, чем Юпитера на Землю, что способно обеспечить сильный подогрев недр «суперземли», стимулируя тем самым её тектонику.

Расчёты показали, что для реализации мощного приливного воздействия внешней планете даже не нужно иметь огромную массу: тело, размером и параметрами похожее на Нептун, вполне способно сильно нагреть внутреннюю землеподобную планету даже при весьма умеренном эксцентриситете — меньшем, чем у многих больших тел нашей системы.

Моделирование на примере маломассивной (в 14 раз легче Солнца) звезды DEN 1048 спектрального класса М, отстоящей от нас на 13,17 светового года, продемонстрировало, что зона, где входящее звёздное излучение равно земному уровню, располагается в 0,002 а. е. (300 000 км) от DEN 1048. И хотя на столь ничтожном удалении шансы на собственную, не зависящую от внешних источников тектонику малы, наличие даже умеренного по массе гиганта в той же системе сможет подогревать землеподобную планету «как минимум десятки миллиардов лет» в достаточной степени, чтобы её тектоника не заглохла.



В небольшом числе случаев подогрев от планеты-гиганта может быть слишком сильным и даже привести к ранней потере воды и обитаемости меньшей (внутренней) планетой.

Подобная схема, подчёркивают авторы, будет работать для очень значительного процента планетарных систем, поскольку большие планеты с небольшим эксцентриситетом, по всей видимости, представляют весомую часть экзопланетных популяций. А отсюда следует, что для систем красных карликов примерно вдесятеро легче Солнца при наличии пары «внутренняя скалистая планета — внешняя газовая» период обитаемости будет «самым длительным изо всех представимых мест во Вселенной».

Учитывая, что наша планета потеряет обитаемость в ближайшие миллиард–другой лет, упомянутый выше тип экзопланет может стать в конечном счёте домом для человечества в «очень (очень) далёком будущем».

Но это дела грядущих дней, а такие пары планет представляют интерес уже сейчас из-за вышеупомянутой идеальной пригодности для долговременного проживания. Внеземные цивилизации с длинной историей и способностью путешествовать в космосе теоретически должны были заселить такие миры, даже если не родились там, — а значит, именно они и есть первоочередная цель для SETI, уверены учёные. Правда, лично мы высказались бы осторожнее, благо изучаемый SETI радиодиапазон для цивилизаций, способных колонизировать планеты, может представлять столько же интереса, как та часть звукового диапазона, которую использовали народы Африки для своих сигнальных барабанов до прихода европейцев.

Тем не менее ввод в строй в ближайшие годы инструментов вроде космического телескопа «Джеймс Уэбб» (2018 год), способных регистрировать планеты в зоне обитаемости вокруг ближайших тусклых звёзд, в теории означает, что мы будем в состоянии обнаруживать возможные места обитания разумных видов, по развитию значительно превосходящих наш. При этом авторы исследования могут быть правы: регистрация пары «твёрдая планета — газовый гигант», где первый компонент находится в зоне обитаемости, а недра его умеренно подогреваются вторым, вполне может быть ключевым признаком, по которому можно выявить эти «особо привлекательные» миры.

Источник