Для того, чтобы на экзопланете могла зародиться жизнь, важно, чтобы она не только находилась в обитаемой зоне, но и могла удерживать на себе атмосферу.
Но одного лишь приемлемого расстояния для вероятной обитаемости недостаточно. Планета должна на протяжении миллиардоы лет удерживать атмосферу, иначе о долгой эволюции и сложной жизни говорить бессмысленно.
Главные враги атмосферы — излучение и вспышки самой звезды. Особенно опасен экстремальный ультрафиолет (EUV) и поток частиц во время корональных выбросов массы (CME). В последние годы стало ясно, что EUV-излучение способно за считанные миллионы лет «сдуть» с планеты десятки и сотни земных атмосфер. Это особенно критично для планет возле тусклых красных карликов, чьи обитаемые зоны прилегают к самим звездам, но проблема не ограничивается только ими.
Пока что у ученых очень мало прямых данных о EUV-потоке и CME у других звезд: земная атмосфера не пропускает это излучение, а старые космические телескопы в этом диапазоне уже давно не работают. В результате разные теоретические модели дают оценки потерь атмосферы, которые отличаются в десять и более раз — даже для ближайшей к нам звезды Проксима Центавра. Закрыть этот пробел может небольшой космический телескоп NASA под названием ESCAPE (Extreme-ultraviolet Stellar Characterization for Atmospheric Physics and Evolution), концепция которого недавно была представленна учеными.
Схема телескопа ESCAPE и его основных компонентов. Дифракционные решетки расщепляют свет на составляющие его длины волн. Детектор на микроканальной пластине (MCP) измеряет отдельные фотоны.Команда под руководством астрофизика Эллисон Янгблад из Центра космических полетов Годдарда предлагает запустить миссию‑ «исследователь» (Small Explorer), которая будет напрямую измерять EUV- и ближний ультрафиолет (FUV) у примерно 300 звезд разных спектральных классов — от аналогов нашего Солнца до красных карликов. Инструмент ESCAPE будет работать в диапазоне 80−1650 ангстрем: он охватывает как экстремальный, так и дальний ультрафиолет, ключевые диапазоны излучения для нагрева и «испарения» верхних слоев атмосфер.
Миссия должна ответить на три ключевых вопроса: каков реальный уровень EUV-облучения в обитаемой зоне, как он меняется с возрастом звезды и каковы свойства звездных корональных выбросов. Для этого ESCAPE проведет две основных программы. Обзор SEEN (Stellar EUV Environments) даст «моментальные снимки» спектров 276 звезд, по несколько часов на каждую, чтобы связать яркость в EUV и FUV с массой и возрастом. Программа DEEP (Dedicated EUV Eruption Program) будет детально мониторить два десятка звезд по 278 часов, чтобы уловить частоту вспышек и CME.
Собранные спектры позволят существенно уточнить так называемую «космическую береговую линию» — границу между мирами, способными удерживать атмосферу, и теми, у которых она неизбежно уносится в космос. Сейчас по одну сторону этой условной линии оказываются Земля и Венера, по другую — безвоздушный Меркурий. Для экзопланет подобная оценка пока невозможна без надежных данных о звездном EUV и частоте вспышек.
Этот график показывает космическую береговую линию. На нем планеты отображаются по уровню рентгеновского и ультрафиолетового излучения и скорости убегания. Планеты, находящиеся ниже линии, сохраняют свои атмосферы, а планеты, находящиеся выше, теряют их.ESCAPE станет в десятки раз чувствительнее, чем его предшественник Extreme Ultraviolet Explorer, завершивший работу четверть века назад. Кроме основной задачи, телескоп сможет изучать кометы — как солнечные, так и межзвездные, — влияние излучения на их лед и газ, а также необычные, сильно облученные экзопланеты, чьи атмосферы уже заметно «подточены» EUV.
Акцент экзопланетной науки постепенно смещается от простого обнаружения миров к пониманию вероятности их долговременной обитаемости. «Гелиофизика, наука о Земле и планетология давно опираются на оценки солнечного EUV и CME для объяснения состояния планет. ESCAPE сможет получить эти данные для экзопланет», — отмечают авторы. Объединив данные о звездах с моделями атмосфер, ученые надеются ответить на принципиальный вопрос: какая доля каменистых планет в «правильной» зоне на самом деле способна удерживать воздух достаточно долго, чтобы на них могла появиться сложная жизнь.
Ранее ученые выяснили, с чем связаны адские условия на экзопланетах.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
