Величезна кількість екзопланет, що формально лежать у зоні населеності, насправді можуть бути малопридатними для життя, вважають автори нової наукової роботи. Причому винен у цьому вельми несподіваний фактор змінного струму.
Екзопланета TRAPPIST-1e, що обертається навколо зірки-господаря TRAPPIST-1 / © NASA/JPL-Caltech
Іноді наявність атмосфери на екзопланетах не дає підстав розмірковувати про її придатність для життя. Близьке розташування планети до зірки може стати причиною сильної іонізації верхнього шару атмосфери (іоносфери). На Землі вплив Сонця на іоносферу стає причиною лише геомагнітної активності. Для екзопланети TRAPPIST-1e, яка розташована від нас на відстані близько 40,7 світлового року, близьке сусідство із зіркою-господаркою обходиться дорожче за геомагнітну активність.
TRAPPIST-1 – зірка, навколо якої обертається сім відомих планет. Три з семи (TRAPPIST-1e, f і g) знаходяться в населеній зоні і вважаються потенційно населеними. Однак у недавньому дослідженні, опублікованому в The Astrophysical Journal, астрофізики поставили під сумнів потенційну заселеність екзопланети TRAPPIST-1е.
Екстремально короткохвильове ультрафіолетове випромінювання за достатньої сили “обдирає” атоми верхнього шару атмосфери і перетворює їх на іони. Іонізований шар газової оболонки стає провідником, у якому збуджується струм, а подальше розсіювання іоносферних струмів призводить до нагрівання верхнього шару атмосфери і фотовипаровування. У 2018 році дослідники дійшли висновку, що потік енергії, пов’язаний із нагріванням верхнього шару атмосфери струмами, перевищує потік енергії екстремально ультрафіолетового випромінювання. Для цього вони використовували формалізм Ківельсона і Рідлі, який дає змогу розрахувати нагрівання іоносфери, виходячи зі щільності зоряного вітру, магнітного поля та іоносферного імпедансу (комплексного електричного опору).
Через обертання TRAPPIST-1e навколо зірки по невеликій орбіті планета стрімко змінює положення відносно зірки і потрапляє під різні значення магнітного поля. Швидка зміна магнітного потоку веде до появи змінного електричного струму і напруги, що призводить до омічної дисипації. Іншими словами, електрична енергія перетворюється на тепло через опір середовища, тобто верхнього шару атмосфери.
У новому дослідженні астрофізики оцінили вплив змінного струму і напруги, що з’являється під дією зміни магнітного потоку зірки.
- Вчені припустили, що водні порожнини в крижаній оболонці Європи населяють живі огранізми
- Китайці створюють космічний збирач сміття
- Що робити з космічним сміттям?
Астрофізики порівняли значення магнітного потоку для TRAPPIST-1е і гіпотетичних планет, розташованих на відстані 0,05 і 0,1 астрономічної одиниці (одна астрономічна одиниця дорівнює відстані від Землі до Сонця) від Сонця. Магнітне поле навколо TRAPPIST-1e має порядок 1000 нанотесла більшу частину часу на орбіті і падає приблизно до 600 нанотесла під час перетину корональних потоків. Водночас гіпотетичні планети, розташовані за 0,05 і 0,1 астрономічної одиниці від Сонця, відчувають силу міжпланетного магнітного поля 700-900 нанотесла і 50-100 нанотесла відповідно. Ця сила також падає до 100 і 30 нанотесла при перетині корональних потоків.
Зміна магнітного потоку для екзопланети TRAPPIST-1e і гіпотетичних планет Сонячної системи, що знаходяться від Сонця на відстані 0,05 і 0,1 астрономічної одиниці / © The Astronomical Journal Letters
Вчені використовували дані магнітного потоку, що надходить від зірок, для визначення максимального нагріву верхньої частини атмосфери. Нові дані підтвердили результати досліджень 2018 року. Потік енергії змінного електричного струму TRAPPIST-1е і гіпотетичних планет Сонячної системи виявився порівнянним з потоком ультрафіолетового випромінювання, а також перевищував його.
Нагрівання атмосфери екзопланети за допомогою ультрафіолетового випромінювання – одна з причин позбавлення її атмосфери. Виходячи з нової роботи, енергія змінного електричного струму у верхніх шарах атмосфери може бути навіть більшою за енергію ультрафіолетового випромінювання. Ба більше, енергія струмів може досягати 1-10 відсотків від усієї енергії зоряного випромінювання, що падає на TRAPPIST-1e. У теорії це досить значна величина, щоб зробити свій внесок у повне позбавлення планети скільки-небудь щільної атмосфери.
Виходить, що тепер астрономам потрібно зі спостережень з’ясувати, чи є у цієї планети хоч якась атмосфера. Якщо спостереження підтвердять висновки нової роботи, населеність безлічі подібних тіл у Всесвіті опиниться під питанням.