По мере роста числа известных планет за пределами Солнечной системы мы все больше узнаем об их разнообразии. Авторы нового исследования рассмотрели 17 экзопланет земного типа, которые могут иметь обширные океаны с коркой льда, и оценили температуру на их поверхности. Все они, по мнению ученых, геологически активны и могут поддерживать криовулканизм — выбрасывать на большую высоту потоки разогретого вещества. Причем две планеты достаточно близки к Земле, чтобы в будущем различить на них такие гейзеры с помощью телескопов.
За несколько последних десятилетий астрономы описали множество экзопланет, то есть планет за пределами Солнечной системы. Они образуют целый спектр форм в зависимости от размера, плотности и расстояния до звезды, вокруг которой вращаются. Некоторые относят к газовым гигантам — их по аналогии с планетами нашей системы назвали «горячий юпитер», «холодный нептун» и так далее.
Другие экзопланеты сравнимы по массе и плотности с Землей — это так называемые каменистые планеты, или планеты земного типа. Они привлекают значительное внимание, так как могут оказаться домом для внеземной жизни. Особенно интересны в этом отношении планеты-океаны — экзопланеты, содержащие огромные объемы жидкой воды. Действительно, наличие воды в жидкой форме — важнейшая предпосылка возможного существования жизни.
Планеты-океаны могут находиться в разных условиях и в зависимости от них быть покрыты жидкой водой или скованы льдом — частично либо на всей своей поверхности. В Солнечной системе есть примеры таких тел. Правда, это не планеты, а спутники планет — газовых гигантов, Юпитера (Европа) и Сатурна (Энцелад). Под ледяной коркой обеих лун находятся океаны жидкой воды, замерзнуть которой не дает энергия приливов и отливов, вызванных близостью огромной планеты и соседних спутников, а также распад радиоактивных атомов в их недрах.
Планеты — ледяные океаны (cold ocean planets) заинтересовали авторов новой статьи для Astrophysical Journal. Ученые оценили внутренний нагрев и глубину залегания океана для 17 таких экзопланет. Моделирование подтвердило, что все они могут содержать большие объемы жидкой воды — это согласуется с равновесной температурой на их поверхности и плотностью. При этом новые оценки средней температуры оказались ниже прежних на 16 градусов.
Согласно моделированию, некоторые из ледяных планет-океанов (Проксима Центавра b, Kepler 1544 b и Kepler 1652 b) могут быть покрыты очень тонким слоем льда — менее 100 метров. У прочих ледяная корка может достигать толщины до 10 или даже 30 километров.
Авторы исследования предположили, что все 17 рассмотренных планет имеют довольно высокий уровень геологической активности. По-видимому, по этому параметру они превосходят Европу, которая вращается вокруг Юпитера.
Учитывая перегрев, вызванный приливными течениями и радиацией внутри планет, экзопланеты могут быть и местом активного криовулканизма. Так называют вулканическую активность, которая происходит в условиях низких температур на некоторых небесных телах. Она приводит к выбросам огромных масс разогретого вещества, которые поднимаются высоко над поверхностью и напоминают гейзеры. Это явление удалось наблюдать, например, на спутнике Сатурна — Энцеладе.
При этом в случае покрытых толстой «ледяной броней» (более 30 километров) планет криовулканизм может быть не связан с океаном жидкой воды.
Ученые отметили, что в случае экзопланет Проксима Центавра b и LHS 1140 b лед достаточно тонок, а криовулканическая активность в сотни или даже тысячи раз выше, чем у Европы. Это означает, что в будущем у астрономов есть шанс различить ее на обеих планетах с помощью телескопов — например, по распределению паров воды.
Не менее важно, что создавшиеся на планетах — ледяных океанах условия теперь кажутся более подходящими для возникновения жизни. Это должно привлечь к ним дополнительное внимание астробиологов.
