Ультрафиолетовое изображение поезда из сапожника-леви 9 фрагментов кометы, влияющих на атмосферу Юпитера в 1994 году. Черная точка возле вершины-луна Юпитера. Кредит: Команда Комета Hubble Space Telecope, НАСА
Кометы, которые попали в Землю, были смешанной сумкой. В начале истории Земли во время хаотического начала солнечной системы они, вероятно, были источником воды нашей планеты, в конечном итоге составляя около 0,02% массы планеты. (Марс и Венера получили аналогичную долю.)
Кометы принесли сложные органические молекулы и биосферу, но впоследствии представляли угрозу для того же самого в кометальных столкновениях. Комета (или астероид), вероятно, вызвала событие Тунгуски в 1908 году в России, и фрагмент кометы, вероятно, вызвал быстрый сдвиг климата младшего Драя 12 800 лет назад, с его широко распространенными вымираниями.
Если здесь происходят такие столкновения, они, вероятно, происходят и в других солнечных системах. Теперь три ученых в Великобритании смоделировали воздействие ледяного кометрального столкновения с похожим на землю, приготовленной запертой наземной планетой. Такие объекты являются основными кандидатами в поисках обитаемых экзопланет за пределами нашей солнечной системы.
Они обнаружили, что даже относительно небольшие кометовые воздействия могут значительно нарушить климат наземной (похожей на землю) приливной запертой планеты, а также доставить кислород в атмосферу и быть источником океанов экзопланеты. На самом деле, мы можем даже наблюдать за ними с сегодняшними космическими телескопами.
Их первая из двух статей по этой теме была опубликована в астрофизическом журнале.
Фактически, приливные заблокированные экзопланеты, которые всегда показывают одну и ту же сторону их звезды, могут иметь повышенную скорость кометального воздействия по сравнению с Землей. Это связано с тем, что многие из них вращаются в обитаемой зоне M Dwarfs, область, довольно близкая к этим классным звездам.
На таких маленьких орбитальных расстояниях экзопланеты будут иметь орбитальные скорости выше, чем Земля (второй закон Кеплера), и это, в сочетании с фокусирующим эффектом звездных злоумышленников, создаст более высокие показатели воздействия.
Например, планетарная система Trappist-1, около 40 световых лет от Земли, имеет прохладную, красную M Dwarf Star («Красный карлик») с семью известными экзопланетами, все на очень круговых орбитальных расстояниях от 0,01 до 0,06 AUS (астрономические единицы), с орбитальными периодами, от 1,5 до 19 дней. Три или четыре из этих экзопланет могут находиться в обитаемой зоне звезды, где на поверхности экзопланеты может существовать жидкая вода.
M Dwarfs являются наиболее распространенным типом звезды в галактике Млечного Пути, составляющей около 75% всех звезд. Такая непосредственная близость к M Dwarf может также повлиять на атмосферную динамику и химию экзопланет, что, в свою очередь, повлияет на реакцию атмосферы на удары от комет.
Эти близкие экзопланеты могут подвергаться значительному угловому обмену импульсом со своей звездой через приливные моменты. Это типы экзопланетов Sainsbury-Martinez, и его два коллеги сосредоточены на исследовании.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Чтобы изучить эффект одного кометрального воздействия, группа связала модель кометрального воздействия 2024 года, созданную Sainsbury-Martinez, и коллега с общей климатической моделью, которая ранее использовалась для изучения атмосферной динамики и химии экзопланет-анамалоговых экзопланет и аккуратно заблокированных.
Модель ComeTary Impact включала физику динамики разрыва кометы и термической абляции (плавление) поверхностей кометы. Они предположили комету радиуса 2,5 км из чистой воды, поставляемой перпендикулярной поверхности экзопланеты, доставляя воду и тепловую энергию в атмосферу, подобную Земле, экзопланет Trappist-1e, что является значительным объектом, представляющим интерес к поиску привычной земной экзопланеты. (Такая комета будет иметь массу около 65 гигатоннов, чуть более одной трети горы Эверест.)
Когда комета попадает в атмосферу, плотность атмосферы увеличивается, но также и атмосферное сопротивление и нагрузка на комету, увеличивая тепловую абляцию (плавление и испарение).
В конце концов, это давление в оперативной памяти превышает прочность кометы на растяжение, и оно начинает распадаться. Этот процесс может быть очень сложным, но известно, что только с учетом разрыва, управляемого RAM, достаточно для воспроизведения мест разрыва, например, кометы Shomaker-Levy 9, который повлиял на Юпитер в 1994 году.
Экспоненциально распадающаяся функция использовалась для обеспечения разрыва всего материала кометы и его кинетической энергии в атмосфере, до достижения поверхности.
Запустив сопряженные модели, группа обнаружила, что атмосферу модели потребовалось около 20 лет, чтобы вернуться в приблизительное устойчивое состояние. Комета изменила содержание воды в атмосфере, при этом большая часть воды доставлялась при давлениях, превышающих 10 уровня Паскаля (PA) (поверхностное давление на Земле, составляет 101 000 PA).
После одного месяца времени моделирования наблюдалось увеличение по порядку порядка давлений ниже 100 пенсии. На внешней атмосфере, на поверхности почти не было никакого ответа на приток воды, главным образом из-за экспоненциально увеличивающегося давления атмосферы вблизи поверхности. В средней атмосфере в средней атмосфере в средней атмосфере наблюдалось самое длительное усиление в середине атмосферы.
«Даже относительно небольшое кометовое воздействие может значительно нарушить климат наземной (похожей на землю) планеты,-сказал Сэйнсбери-Мартинес,« с достаточно сильными изменениями, чтобы мы могли даже наблюдать за ними с использованием космических телескопов, таких как текущий космический телескоп Джеймса Уэбб (JWST) или будущий обсерваторитель жилья (HWO) ».
Для последующей статьи он смотрит на аналогичное воздействие с планетой, похожей на Землю-масса Trappist-1e составляет всего 70%, а также на землю-которая не прилично заблокирована.
Он ожидает, что различия от настоящей модели, вызванной различиями в кровообращении/ветрах, будут значительными из -за горизонтального транспорта вокруг планеты в атмосфере, в то время как различия, вызванные различиями в кровообращении/ветрах, значительны, при горизонтальном транспорте играют более важную роль в смешивании.
