Границы обитаемой зоны определяются условиями, необходимыми для наличия жидкой воды на поверхности. Астрофизик Амри Вандель предложил расширить эти границы — и учитывать возможность существования жидкой воды под ледяным покровом планет.
Красные карлики — самые распространенные звезды во Вселенной, так что с высокой вероятностью первую обитаемую планету земного типа мы обнаружим как раз у такой звезды, если вообще обнаружим. Эти звезды активны в начале жизненного цикла и могут уничтожить атмосферы своих планет, но потом становятся довольно «прохладными». Поэтому астрономы заинтересованы в том, чтобы определить условия, при которых у таких планет могут остаться обитаемые миры, и вычислить границы обитаемой зоны.
Этой весной команда космического телескопа «Джеймс Уэбб» сообщила о признаках наличия водного пара у экзопланеты земного типа GJ 486 b. Проблема в том, что этот объект летает слишком близко к своей звезде, и температура на его поверхности достигает 430 °C, а водный пар — признак атмосферы, которой не должно быть в таких условиях. Авторы исследования уверены, что сигнал идет от воды, но предполагают, что он мог прийти от звезды, от ее холодных звездных пятен.
Астрофизик Амри Вандель (Amry Wandel) допустил, что источником сигнала может быть сама планета, которая теоретически находится в приливном захвате со звездой: на одной ее стороне всегда день, на другой — ночь.
Способность поддерживать жидкую воду на поверхности считается одним из основных критериев обитаемости планеты. Классическая зона обитаемости системы определяется как зона между двумя крайними точками — слишком близкой к звезде, где вода испарится с поверхности, не успев вскипеть, и слишком дальней, где вода замерзает.
Моделирование и расчеты показали, что на планетах, которые находятся в приливном захвате у красных карликов, может быть жидкая вода хотя бы в некоторых регионах поверхности при довольно широком диапазоне атмосферных условий. Астрофизик Амри Вандель уверен, что сам диапазон зоны обитаемости для таких планет гораздо шире, если учесть потенциальное наличие подледных океанов и атмосферы.
За внешней границей зоны обитаемости ледяной покров может таять «изнутри» от приливного разогрева — например, как на Европе и Энцеладе, спутниках Юпитера и Сатурна — или от тепла распадающихся радионуклидов. Под давлением ледяного покрова растаявшая вода может подниматься вверх по толще льда, образовывая подледные озера, а может, даже массивный жидкий слой.
У планет на орбитах ближе к звезде, чем начало обитаемой зоны, «дневная» сторона будет слишком раскалена, чтобы поддерживать наличие жидкой воды. А вот ледяной покров на «ночной» стороне вполне может защищать жидкую воду от жара атмосферы, «перелетающей» с «дневной» стороны. В этих условиях новая граница обитаемой зоны — орбита, на которой жар атмосферы не дает воде полностью замерзать даже на «ночной» стороне.
Конечно, расширенные границы обитаемой зоны, как и классические, непостоянны и зависят как от эволюции звезды, так и от изменений в геотермальной структуре планеты. Главное — модель Амри Ванделя объясняет воду на экзопланете GJ 486 b, хотя и требует наложения дополнительных условий на характеристики ее атмосферы.
