У міру зростання кількості відомих планет за межами Сонячної системи ми все більше дізнаємося про їхню різноманітність. Автори нового дослідження розглянули 17 екзопланет земного типу, які можуть мати великі океани з кіркою льоду, і оцінили температуру на їхній поверхні. Усі вони, на думку вчених, геологічно активні й можуть підтримувати кріовулканізм – викидати на велику висоту потоки розігрітої речовини. Причому дві планети досить близькі до Землі, щоб у майбутньому розрізнити на них такі гейзери за допомогою телескопів.
За кілька останніх десятиліть астрономи описали безліч екзопланет, тобто планет за межами Сонячної системи. Вони утворюють цілий спектр форм залежно від розміру, щільності та відстані до зірки, навколо якої обертаються. Деякі відносять до газових гігантів – їх за аналогією з планетами нашої системи назвали “гарячий юпітер”, “холодний нептун” тощо.
Інші екзопланети можна порівняти за масою і щільністю із Землею – це так звані кам’янисті планети, або планети земного типу. Вони привертають значну увагу, оскільки можуть виявитися домом для позаземного життя. Особливо цікаві в цьому відношенні планети-океани – екзопланети, які містять величезні обсяги рідкої води. Дійсно, наявність води в рідкій формі – найважливіша передумова можливого існування життя.
Планети-океани можуть перебувати в різних умовах і залежно від них бути покриті рідкою водою або скуті льодом – частково або на всій своїй поверхні. У Сонячній системі є приклади таких тіл. Щоправда, це не планети, а супутники планет – газових гігантів, Юпітера (Європа) і Сатурна (Енцелад). Під крижаною кіркою обох місяців знаходяться океани рідкої води, замерзнути якій не дає енергія припливів і відпливів, викликаних близькістю величезної планети і сусідніх супутників, а також розпад радіоактивних атомів у їхніх надрах.
Планети – крижані океани (cold ocean planets) зацікавили авторів нової статті для Astrophysical Journal. Вчені оцінили внутрішній нагрів і глибину залягання океану для 17 таких екзопланет. Моделювання підтвердило, що всі вони можуть містити великі обсяги рідкої води – це узгоджується з рівноважною температурою на їхній поверхні та густиною. При цьому нові оцінки середньої температури виявилися нижчими за попередні на 16 градусів.
Згідно з моделюванням, деякі з крижаних планет-океанів (Проксима Центавра b, Kepler 1544 b і Kepler 1652 b) можуть бути вкриті дуже тонким шаром льоду – менше 100 метрів. У інших крижана кірка може досягати товщини до 10 або навіть 30 кілометрів.
Оцінки внутрішнього розігріву 17 екзопланет і трьох тіл Сонячної системи / © C. Quick et al, 2023
Автори дослідження припустили, що всі 17 розглянутих планет мають досить високий рівень геологічної активності. Мабуть, за цим параметром вони перевершують Європу, яка обертається навколо Юпітера.
З огляду на перегрів, спричинений приливними течіями та радіацією всередині планет, екзопланети можуть бути й місцем активного кріовулканізму. Так називають вулканічну активність, яка відбувається в умовах низьких температур на деяких небесних тілах. Вона призводить до викидів величезних мас розігрітої речовини, які здіймаються високо над поверхнею і нагадують гейзери. Це явище вдалося спостерігати, наприклад, на супутнику Сатурна – Енцеладі.
При цьому в разі покритих товстою “крижаною бронею” (понад 30 кілометрів) планет кріовулканізм може бути не пов’язаний з океаном рідкої води.
Учені зазначили, що у випадку екзопланет Проксима Центавра b і LHS 1140 b лід досить тонкий, а кріовулканічна активність у сотні або навіть тисячі разів вища, ніж у Європи. Це означає, що в майбутньому в астрономів є шанс розрізнити її на обох планетах за допомогою телескопів – наприклад, за розподілом парів води.
Не менш важливо, що умови, які створилися на планетах – крижаних океанах, тепер здаються більш придатними для виникнення життя. Це має привернути до них додаткову увагу астробіологів.
