меню содержание news212 news213 news214
В системах с "горячими юпитерами" могут быть планеты
пригодные для жизни
|
Пригодные для жизни планеты, подобные Земле, могут формироваться даже после того, как гигант-
ские планеты "пройдутся бульдозером" сквозь всю планетную систему - от удаленного места своего
рождения на периферии - к центральному светилу ( становясь таким образом "горячими юпитерами" ).
Об этом свидетельствует новое компьютерное моделирование, которое, естественно, вступает в про-
тиворечие с прежними теориями, согласно которым небольшие планеты земной группы у систем с
уже обнаруженными "горячими юпитерами" искать совершенно бесполезно.
Как известно, очень большой процент из всех найденных на сегодняшний момент экзопланет (а всего
таковых около 160) представляет собой "горячие юпитеры" ( hot Jupiters ) - то есть массивные планеты,
расположенные очень близко к своим звездам-хозяйкам ( даже ближе нашего Меркурия - ближайшей
к Солнцу планеты). Однако газовые гиганты, по современным понятиям, не могут формироваться в
этих областях, потому что там для подобного планетостроительства "с размахом" просто нет достаточ-
ного количества газа и пыли.
"Горячий юпитер" - планета-гигант обращающаяся вокруг звезды на тесной
орбите примерно в 10-20 раз меньше расстояния от Земли до Солнца
Все это заставляет предположить, что "горячие юпитеры" рождаются все-таки на удаленных орбитах,
ну а затем постепенно мигрируют "поближе к огню" за счет того, что эффективно тормозятся вещест-
вом газопылевого диска. Считалось, что подобная миграция неизбежно разладит процессы формиро-
вания землеподобных планет, потому что бродячие гиганты поглощают или рассеивают все каменис-
тые "заготовки"-планетезимали по пути своего следования.
И вот теперь компьютерное моделирование показало, что на самом деле до половины скалистых тел
могут все-таки выжить в планетной системе в ходе тех 100 тысяч лет, что требуются для миграции ги-
гантской планеты к звезде. Ави Манделл (Avi Mandell) из Университета штата Пенсильвания ( Pennsyl-
vania State University) и Годдардовского центра космических полетов (Goddard Space Flight Center - GSFC)
NASA в американском штате Мэриленд и его коллеги с помощью соответствующих программ просле-
дили за эволюцией скалистых миров на протяжении более чем 200 миллионов лет и представили
свои первые результаты на встрече астробиологов NASA ( NASA astrobiology meeting ) в Вашингтоне
(округ Колумбия, США).
Первоначально перемещение гигантских планет способно попросту выбросить любой встреченный
объект из плоскости планетной системы и изменить его нормальную круговую орбиту до вытянутой
эллиптической. Однако газ в формирующем планеты протопланетном диске служит довольно эффек-
тивным "амортизатором", приглушая этот эффект "сумасшедших", хаотических орбит.
В конце концов там все более-менее "устаканивается", и землеподобные планеты возвращаются на
круговые орбиты. И часть таких новых орбит оказывается в пределах так называемой "обитаемой зоны"
- то есть той области возле звезды, где вода может встречаться в жидком состоянии ( и поэтому миры
"обитаемой зоны" считаются потенциально способными приютить жизнь).
Понятно, что без подобного сглаживающего эффекта удлиненные орбиты планет, то приближающихся,
то удаляющихся от своего светила, приводили бы к неприемлемым для жизни колебаниям температу-
ры. А вот перемещения с последующей стабилизацией даже способны помочь развитию жизни, пере-
мешивая различные части диска и поставляя воду и другие летучие вещества к планетам, подобным
Земле.
Горячий юпитер с испаряющейся атмосферой подобен комете
гигантских размеров
"Возможно такой сценарий не столь же благоприятен, как формирование системы без значительных
перемещений планет гигантов," - говорит Манделл. - "Но при определенных условиях, вы можете по-
лучить систему с планетами-гигантами на внутренних орбитах и землеподобными планетами пригод-
ными для жизни - на внешних орбитах планетной системы".
Несмотря на достаточную обоснованность приведенной модели формирования планетных систем с
"горячими юпитерами", существует проблема устойчивости орбит самих мигрирующих планет-гиган-
тов. Это может быть связано с тем, что существующие модели недостаточно хорошо описывают про-
цессы происходящие в планетных дисках на начальном этапе формирования планет.
В дальнейшем планируется исследовать поведение протопланетных дисков с различными соотноше-
ниями газа и пыли, а также проследить, какое количество газа является критичным для проявления
эффективной "амортизации" ( damping effect - "эффект демпфирования" ). Однако, уже теперь можно
смело планировать поиски землеподобных планет в системах с мигрирующими гигантами.
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.103952.html
newscientistspace.com/article/dn8928-hot-jupiters-do-not-rule-out-alien-earths.html
astronet.ru:8100/db/msg/1189710/ekso.html - Обзоры препринтов Astro-Ph
по теме:
Модель формирования планет-гигантов не дает шансов на стабильные орбиты
Жизни на Земле угрожают "галактические нырки"
|
Солнце в процессе движения вокруг центра Галактики в составе галактического диска периодически
переходит то в "верхнюю", то в "нижнюю" часть галактического диска и, таким образом, время от вре-
мени подвергается более высоким дозам опасного космического излучения. Наша звезда движется
по элептической орбите (близкой к круговой) со скоростью около 230 километров в секунду, пересекая
плоскость галактики каждые 31-32 миллионов лет. Фактически орбита Солнца незначительно откло-
няется от галактической плоскости ( примерно на 250 световых лет в обе стороны ), в то время как,
толщина галактического диска составляет не менее 1100 световых лет. С учетом расстояния до цен-
тра галактики ( 27 000 световых лет ) угловое отклоненения орбиты нашей звезды от галактической
плоскости составляет лишь +/- 0,6 градусов. Сейчас Солнце находится примерно на 65 световых лет
севернее галактической плоскости и постепенно к ней приближается. Межзвёздная среда в окрест-
ностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скорос-
тью около 25 км/с сквозь Местное межзвёздное облако и может покинуть его в течение следующих 10
тысяч лет. Большую роль во взаимодействии Солнечной системы с межзвёздным веществом играет
солнечный ветер.
Расположение Солнца в галактике Млечный Путь
Вычисления, проведенные Михаилом Медведевым и Адрианом Мелоттом (Adrian Melott) из Канзас-
ского университета в Лоренсе (University of Kansas in Lawrence, США) обнаружили взаимосвязь положе-
ния Солнца (относительно галактической плоскости ) и таинственных исчезновений большого числа
видов живых существ, неоднократно случавшихся в истории Земли. Биологической вариативности
приписывают период в 62 миллиона лет.
Орбита Солнца в Галактике. Z - отклонение от плоскости Галактики.
R - расстояние до центра Галактики. (astronet.ru/db/msg/1176548/node3.html)
Солнце совершает один оборот вокруг центра Галактики примерно за 230 миллионов лет ( галактичес-
кий год), при этом наша звезда многократно ( 7,3 раза ) успевает пересечь галактическую плоскость,
совершая своеобразные "нырки" сквозь сгущения в плоскости галактического диска. Предыдущие ис-
следования уже позволили предположить, что эти движения могли бы отражаться на земном климате,
поскольку Солнечная система неизбежно будет время от времени "продираться" сквозь гигантские
водородные облака, концентрирующиеся в спиральных рукавах ( волнах плотности) Галактики. Неко-
торые исследователи предполагали, что эти облака могут быть настолько плотными, что насыщают
земную атмосферу пылью, рассеивающей солнечный свет и охлаждающей таким образом всю планету.
Другие ученые считали, что гравитационное взаимодействие с этими облаками способно смещать ко-
меты с их естественного пути ( кометы заполняют в основном так называемое облако Оорта - своеоб-
разный ореол, окутывающий всю Солнечную систему) и посылать их к Земле, провоцируя таким обра-
зом обширные кометные бомбардировки и опять же приводя к исчезновению многих видов живот-
ных и растений..
Между тем целый ряд исследователей указывал на то, что водородные облака могли бы также при-
водить к сжатию той области, что "отведена" солнечному ветру, который экранирует Солнечную сис-
тему от высокоэнергетических галактических космических лучей, и это стягивание границ "пузыря"
Солнечной системы может приводить в свою очередь к ослаблению нашей естественной защиты.
Высокоэнергетические галактические космические лучи ( то есть заряженные частицы, ускоренные до
высоких скоростей взрывами сверхновых звезд и другими галактическими катаклизмами ) могли бы
тогда "просачиваться" в земную атмосферу, провоцировать формирование облачности (охлаждающей
планету ) и разрушать озоновый слой, убивая тем самым те разновидности, что наиболее уязвимы к
вредной ультрафиолетовой компоненте солнечного света ( разрушающей ДНК ).
Идей, как видим, достаточно, однако на пути всех этих теорий до сих пор стояли оценки, согласно ко-
торым Солнечной системе требуется несколько сотен тысяч лет, чтобы пройти через одно из таких
гигантских облаков, а анализ окаменелостей при этом не позволяет выявить каких-либо отчетливых
периодов биологической вариативности на этой временной шкале.
В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature в 2005 году, говорилось, что число раз-
новидностей земных организмов заметно снижается каждые 62 миллиона лет, и эта закономерность
прослеживается на протяжении по крайней мере последних 542 миллионов лет. Михаил Медведев
заметил, что эта временная шкала практически совпадает с 64 миллионами лет, которые Солнечной
системе требуются на преодоление вертикального отрезка - то есть диска Галактики - туда и обратно.
Исследование, связывающее два этих эффекта, теперь было представлено на астробиологической кон-
ференции NASA ( NASA Astrobiology Conference) в Вашингтоне (округ Колумбия, США).
Выясняется, что большинство глобальных биологических катастроф приходится на те периоды, когда
Солнечная система находилась в крайней северной точке цикла, а эта точка расположена приблизи-
тельно на 230 световых лет выше галактической плоскости. Медведев считает, что в подобных обсто-
ятельствах в атмосферу Земли проникает больше галактических космических лучей, которые и приво-
дят к массовым вымираниям живых организмов. Эффект во многом подобен сжатию пузыря защитно-
го солнечного ветра Солнечной системы в тот момент, когда мы проходим через гигантское водород-
ное облако, однако здесь в действие вступает уже эффект межгалактических космических лучей.
Звезды Млечного пути порождают ветер из заряженных частиц, путешествующих ( диффундирующих)
в межзвездном магнитном поле среди сложным образом запутанных силовых линий в Галактике и в
конце концов покидающих ее плоскость. При этом весь Млечный путь перемещается в северном на-
правлении со скоростью 200 километров в секунду, притягиваемый ближайшей к нам ( ее центр при-
мерно в 50 миллионах световых лет) гигантской группой галактик, названной Скоплением Девы ( ту-
да со скоростью, превышающей 400 километров в секунду, движется вся местная группа галактик ).
Это движение как бы спрессовывает галактический ветер на северной стороне Галактики, приводя к
более высокой концентрации потенциально очень опасных для жизни внегалактических космических
лучей высочайшей энергии.
"Когда Солнце проходит сквозь галактическую плоскость, поток космических лучей растет, а когда оно
оказывается ниже этой плоскости, он уменьшается", - поясняет Медведев. Периоды высоких "прили-
вов" внегалактических космических лучей и наблюдаемые провалы в биологической вариативности
настолько хорошо накладываются друг на друга, что шанс на простое совпадение оказывается исчеза-
юще мал - один на 10 миллионов.
Пол Дэвис (Paul Davies), австралийский астробиолог из Университета имени Лэчлена Маккуори (Mac-
quarie University) в Сиднее, считает новую теорию очень убедительной. Он говорит, что данное иссле-
дование могло бы также пролить свет и на расположение так называемых "обитаемых зон" среди пла-
нет и звезд, где жизнь могла бы с большей вероятностью зародиться и выжить. Такая зона - своего
рода "пояс жизни" - в нашей Солнечной системе охватывает полосу, где вода может существовать в
своей жидкой фазе, ну а в масштабах Млечного пути обитаемая зона охватывает территорию между
галактическим центром ( где уровни излучения чрезвычайно высоки для того, чтобы можно было бы
говорить о безопасном существовании жизни) и галактическими окраинами, где уже ощущается недо-
статок тяжелых элементов, также необходимых для жизни.
Возможно, теперь при описании галактического "пояса жизни" придется учитывать еще и "нежизне-
способность" той стороны Галактики, где потоки космического излучения особенно яростны, и "при-
вилегированность" ( предпочтительность в смысле поисков следов возможной жизни ) той области
между галактиками, где мощь этого потока несколько снижена.
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.103981.html
newscientist.com/article/dn8923-wanes-with-bobbing-of-the-solar-system.html
Солнечная система - Википедия
