Вспышки звёзд изменяют химию атмосфер: открытие с последствиями

Может ли космическая погода полностью разрушить атмосферу планеты? Оказывается, да — и это может кардинально изменить наш подход к поиску жизни во Вселенной.

Фото: NASA by Leah Hustak, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Суперземля Kepler-138d

Когда планета смотрит в одну сторону

Некоторые экзопланеты, как, например, TRAPPIST-1e, находятся в состоянии приливного захвата. Это значит, что одна сторона всегда обращена к своей звезде, как Луна к Земле. Такое положение создает уникальные климатические условия: вечный день с одной стороны и бесконечная ночь с другой.

Опасная активность звёзд

Красные карлики — маленькие, но невероятно активные звезды. Их вспышки выбрасывают в пространство потоки энергии и заряженных частиц, которые могут буквально обжигать атмосферу планет, вращающихся рядом.

До недавнего времени такие воздействия изучали с помощью упрощённых моделей. Но команда астрономов из NASA и Флоридского технологического института пошла дальше.

Модель, которая всё изменила

Впервые была использована трёхмерная модель циркуляции атмосферы, учитывающая фотохимические процессы. Объектом исследования стала планета, напоминающая TRAPPIST-1e, расположенная всего в 40 световых годах от нас.

Учёные проанализировали, как звёздные вспышки и протонные штормы (solar particle events, SPE) различной силы влияют на температуру, химический состав и атмосферные потоки.

Эффекты: от озоновой дыры до климатического хаоса

• Верхняя атмосфера охлаждается из-за активности молекул оксида азота (NO) и углекислого газа (CO₂).
• Средние и нижние слои, наоборот, нагреваются из-за роста парниковых газов: водяного пара и закиси азота (N₂O).
• Возникают мощные ветры и неравномерное распределение тепла между сторонами планеты.
• В ряде сценариев озоновый слой исчезает — и атмосфера теряет защиту от ультрафиолета.

Искажение признаков жизни

Звёздные вспышки могут не только разрушать, но и маскировать возможные признаки жизни. Увеличение концентраций воды и азотистых соединений способно ввести в заблуждение даже чувствительные телескопы, такие как James Webb или будущая обсерватория Habitable Worlds.

Новый взгляд на обитаемость

Космическая погода должна учитываться наравне с положением планеты в "зоне жизни". Особенно — если речь идёт о красных карликах, вокруг которых находится большинство потенциально пригодных для жизни миров.

Уточнения

Экзоплане́та (от др.-греч. ἔξω, exō - "вне", "снаружи"), или внесолнечная планета, — планета, находящаяся за пределами Солнечной системы.