Наличие разрыва утечки CO может помочь в идентификации планет земного типа. Информация от:: Токийский технологический институт.
Поиск обитаемых экзопланет предполагает поиск планет с условиями, подобными Земле, например, с жидкой водой, подходящим температурным диапазоном и атмосферными условиями. Одним из решающих факторов является положение планеты в обитаемой зоне, области вокруг звезды, где на поверхности планеты потенциально может существовать жидкая вода.
Телескоп НАСА «Кеплер», запущенный в 2009 году, показал, что 20–50% видимых звезд могут содержать такие пригодные для жизни скалистые планеты размером с Землю. Однако наличие жидкой воды само по себе не гарантирует обитаемости планеты. На Земле такие соединения углерода, как диоксид углерода (CO2), метан (CH4) и окись углерода (CO), играют решающую роль в формировании климата и биогеохимии и могли способствовать возникновению жизни.
Принимая это во внимание, недавнее исследование, проведенное доцентом Кадзуми Одзаки из Токийского технологического института совместно с научным сотрудником Ясуто Ватанабэ из Токийского университета, направлено на расширение поиска обитаемых планет. В публикации, опубликованной в The Astrophysical Journal, исследователи использовали моделирование атмосферы для определения условий, которые могут привести к образованию атмосферы, богатой CO, на планетах земного типа, вращающихся вокруг звезд типа Солнца (F-, G- и K-типа).
Это явление, известное как бегство CO, согласно атмосферным моделям, возможно, возникло в ранних планетарных атмосферах, что потенциально способствовало возникновению жизни.
«Возможность утечки CO имеет решающее значение для решения фундаментальной проблемы происхождения жизни на Земле, поскольку различные органические соединения, пригодные для пребиотической химии, с большей вероятностью образуются в атмосфере, богатой CO, чем в атмосфере, богатой CO2», — объясняет Доктор Озаки.
Исследователи смоделировали цикл CO между атмосферой и океанами, учитывая различные источники производства CO, механизмы его транспортировки и процессы, связанные с его удалением. Фотолиз CO2, при котором CO2 распадается на CO под воздействием света, считался основным источником CO.
Дополнительные источники включали фотохимические реакции в атмосфере, выбросы вулканических газов и гидротермальное разложение формальдегида (H2CO) в океане. Удаление СО из атмосферы происходило в основном за счет его реакции с гидроксильными (ОН) радикалами, образующимися в результате фотолиза паров воды, и в меньшей степени за счет осаждения на поверхность планеты.
Исследователи обнаружили, что выброс CO происходит, когда производство CO превышает удаление радикалами OH. Это может произойти из-за более высоких уровней CO2 или присутствия восстановительных газов вулканов, которые конкурируют за радикалы OH. При температуре 277 К условия убегания СО выполняются, когда парциальное давление СО2 превышает 0,2 бар.
Однако при более высоких температурах (300 К) для выхода CO требуются еще более высокие уровни CO2 и вулканического газа из-за увеличения количества водяного пара в атмосфере, который является основным источником радикалов OH. После инициирования уровни CO в атмосфере ограничиваются только поверхностными отложениями, при которых CO осаждается на поверхность планеты.
Примечательно, что изменения уровней CO, CO2 и CH4 до и после эффекта убегания привели к появлению разрыва, отражающегося в фазовом пространстве, определяемом отношениями их парциальных давлений (pCO/pCO2 и pCH4/pCO2).
«Наши результаты показывают, что этот разрыв в выбросе CO является общей особенностью безжизненных планет земного типа, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, что дает представление о характеристиках и потенциальной обитаемости экзопланет», — говорит доктор Одзаки.
Хотя точные условия, которые приводят к возникновению жизни, остаются неопределенными, такие открытия, как разрыв в утечке CO, дают ценные подсказки в наших поисках пригодных для жизни планет, которые могли бы способствовать зарождению жизни среди почти 40 миллиардов планет размером с Землю, вращающихся по орбите, подобной Солнцу. звезды в галактике Млечный Путь.
Информация от: Токийским технологическим институтом
