Некоторым экзопланетам недостаточно просто находиться в зоне Златовласки (потенциальной обитаемости). Планеты должны состоять из правильного вещества, чтобы стать колыбелью жизни, говорится в одном из последних исследований. Неправильный состав будет препятствовать тектонической активности, необходимой для жизни.
Планеты, состоящие из определенных коктейлей элементов, не смогут поддерживать постоянное движение тектонических плит, как на Земле, как показало новое моделирование недр экзопланет. Измерение композиций звезд поможет астрономам сузить список потенциально пригодных для жизни планет, говорит Кайман Унтерборн, представивший работы 18 декабря на осенней встрече Американского геофизического союза.
«Это новый подход в мышлении — астрономы не мыслят с точки зрения геологии, — говорит Унтерборн, экзопланетолог из Университета штата Огайо. Охотники на экзопланеты в настоящее время считают экзопланету потенциально обитаемой, если она находится на нужном расстоянии от Солнца, чтобы вода могла существовать в жидкой форме. — Когда мы говорим об обитаемых планетах, не совсем правильно обсуждать только зону Златовласки — может быть также состав Златовласки».
Поверхность Земли представляет собой пазл из жестких плит. Когда две плиты сталкиваются, одна может оказаться под другой и опуститься в мантию. Эта субдукция помогает контролировать уровни диоксида углерода в атмосфере. Без тектоники плит, углекислый газ из вулканических извержений накапливался бы в атмосфере и в конечном итоге превратил бы ее в Венеру.
Нисходящие пластины изначально слишком легкие, чтобы целиком утонуть в мантии. Однако, по мере повышения давления в процессе спуска, атомы в плите проходят реорганизацию, что делает плиты плотнее. Этот фазовый переход, примерно в 40 километрах под землей, позволяет плите погружаться глубже в мантию. Без него погружающаяся плита встала бы и тектоника прекратилась.
Свойства фазового перехода зависят от состава планеты. В настоящее время астрономы не могут измерять составы экзопланет, но звезд — да. Поскольку звезды по составу похожи на свои планеты, Унтерборн и его коллеги могут использовать данные звезд для оценки элементарного состава планеты.
Основные элементы твердых планет включают магний и кремний. Вместе, эти элементы обеспечивают 29% земной массы. Эта смесь имеет определяющее значение для того, какие минералы будут образовываться. Имитируя динамику экзопланет с различным составом, Унтерборн и коллеги обнаружили, что богатые кремнием планеты с соотношением магния к кремнию на 40% меньшим земного не смогут поддерживать тектонику плит. Погружающие плиты на этих планетах будут проходить через фазовый переход, но никогда не станут плотнее окружающего материала. Теперь команда занимается расчетами того, какой конкретно диапазон звезд не будет иметь тектонически активных экзопланет.
Даже нужная смесь элементов не гарантирует тектонику плит. Среди четырех твердых планет нашей Солнечной системы, только на Земле имеется тектоника плит. Выводы ученых позволяют выделить ряд экзопланет из потенциально обитаемого списка, но не помещают их в начало этого списка, говорит Унтерборн.
Новая работа является шагом «в нужном направлении», говорит планетолог Линди Элкинс-Тантон из Университета штата Аризона в Темпле. Но подтвердить результаты будет сложно, предупреждает она. «Практически невозможно определить, есть ли у экзопланеты тектоника плит. И не удастся в ближайшие несколько десятилетий. Мы даже не знаем, есть ли тектоника плит на Венере, а она ведь так близко».
