Поиск жизни в «непрерывных» обитаемых зонах: новый подход к выбору целей

Исследователи предлагают сместить фокус поиска обитаемых экзопланет с традиционной обитаемой зоны (HZ) на непрерывную обитаемую зону (CHZ), которая учитывает эволюцию звезды. Это позволит эффективнее использовать ресурсы будущих миссий, таких как предложенная NASA обсерватория Habitable Worlds Observatory (HWO).

Почему обитаемая зона непостоянна

Звезды, включая наше Солнце, со временем меняют яркость и температуру. Это смещает границы HZ:

  • Молодое Солнце было на 30% тусклее, и HZ была ближе к звезде. Венера, возможно, тогда была обитаемой.
  • Сейчас Солнце становится ярче примерно на 1% каждые 100 млн лет, и HZ смещается наружу.
  • В будущем, в фазе красного гиганта, HZ переместится к спутникам Юпитера и Сатурна.

Ключевая концепция: CHZ2

Авторы исследования (Остин Уэр и Патрик Янг, Университет штата Аризона) предлагают искать планеты в 2-гигагодовой непрерывной обитаемой зоне (CHZ2). Этот срок (~2 млрд лет) основан на истории Земли: именно столько потребовалось фотосинтезирующей жизни, чтобы насытить атмосферу кислородом и оставить обнаруживаемые биосигнатуры.

"Один из методов приоритизации — оценить вероятность того, что экзопланета оставалась непрерывно в HZ достаточно долго для возникновения жизни и её обнаружимого воздействия на атмосферу".

Анализ целей для HWO

Ученые применили байесовский метод к списку из 164 солнцеподобных звезд (Exoplanet Exploration Program Mission Star List, EMSL), чтобы рассчитать метрику CHZ2 для каждой.

Результаты:

  • Метрика CHZ2 ниже у более старых звезд, так как их светимость меняется быстрее, а зона сужается.
  • Наиболее перспективными являются звезды немного моложе и массивнее Солнца (поздние F- и G-карлики). У них долгое время жизни на главной последовательности и широкие HZ.

Роль самой планеты

Обитаемость — это партнерство звезды и планеты. Геологическая активность и выделение CO2 на планетах земного типа также меняются со временем:

  • Планеты массой 0.5–1 от земной становятся геологически «мертвыми» через ~5–7 млрд лет.
  • После этого они полагаются только на светимость звезды для поддержания температуры.
  • Только суперземли могут поддерживать обитаемость дольше.

Заключение

Поиск биосигнатур на экзопланетах земного типа — чрезвычайно сложная задача. Однако, учитывая временной фактор CHZ2, основанный на земной истории, можно более разумно расставить приоритеты для будущих миссий и повысить шансы на обнаружение жизни.

"Учет потенциала жизни оказать обнаруживаемое воздействие на атмосферу представляет собой способ расставить приоритеты целей в преддверии будущих миссий".

Исследование: "Continuous Habitable Zone Metric for Prioritizing Habitable Worlds Observatory Targets" принято в The Astrophysical Journal и доступно на сервере препринтов arXiv.