Насколько маленькой может быть пригодная для жизни планета?

И была бы жизнь на Европе (которая спутник, а не континент), будь она поближе к Солнцу? Отвечают учёные Гарварда.

В «Маленьком принце», хрестоматийной повести Сент-Экзюпери, главный герой живёт на планете размером с дом. Небесное тело такое маленькое, что принц может любоваться закатом в любое время – нужно лишь передвинуть стул на несколько шагов.

На самом деле столь крохотные небесные объекты непригодны для жизни людей и подобных нам существ. Почему? Чтобы на планете зародилась жизнь, на ней должна быть вода в жидком состоянии – и долго: примерно миллиард лет. Это возможно при следующих условиях:

• во-первых, планета должна находиться на достаточном расстоянии от звезды (если слишком близко – будет горячо, а чересчур далеко – будет холодно);
• во-вторых, планета должна быть достаточно массивной: иначе её притяжения не хватит, чтобы удержать атмосферу вокруг себя.

Всё кажется простым: внутренний край «обитаемой зоны» определяется тем, насколько близко планета может быть к звезде, прежде чем парниковый эффект приведет к испарению всей воды с поверхности. Но, как показал учёный Гарвардского университета Константин Арншайдт и его коллеги, этот критерий не подходит для малых планет с низкой гравитацией.

Парниковый эффект возникает, когда атмосфера поглощает больше тепла, которое она может излучать обратно в космос, предотвращая охлаждение планеты. 

Однако, если смоделировать такую ситуацию на планетах с радиусом и массой меньше земных, вырисовывается нечто важное: когда они нагреваются, их атмосфера расширяется наружу, становясь все больше и больше по сравнению с размером планеты. Эти большие атмосферы усиливают и поглощение, и излучение тепла, что позволяет планете лучше поддерживать стабильную температуру.

Исследователи обнаружили, что расширение атмосферы позволяет планетам с низкой гравитацией минимизировать парниковый эффект. В то же время существует предельно маленький размер планеты, на которых нет атмосферы: вода либо испарится, либо (как на кометах) замёрзнет.

Фото: Harvard SEAS

Так насколько маленькой может быть потенциально обитаемая планета? 

Исследователи обнаружили, что критическая масса – около 2,7 процента земной. Если объект меньше и легче, то его атмосфера исчезнет, ​​прежде чем наладится круговорот жидкости в атмосфере.

Учёные делали замеры в двух смоделированных звёздных системах со светилами разных типов: в одной – звезда G-типа (как наше Солнце), во второй – звезда M-типа (вроде красного карлика в созвездии Льва). Это нужно для эксперимента: ведь у разных звёзд – разная масса, яркость и температурa.

Исследователи заодно раскрыли ещё одну давнюю загадку в Солнечной системе. Астрономы долго задавались вопросом, были бы пригодны для обитания ледяные спутники Юпитера – Европа, Ганимед и Каллисто – если бы получали больше солнечного тепла и света. Расчёты показали: все они слишком малы, чтобы сохранить воду на поверхности. А значит, они попросту потеряли бы свои океаны, если бы находились ближе к Солнцу.