Жизнь возле красных карликов
Mar. 13th, 2015 04:42 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
a_burlakaЕсть такие замечательные звёзды, ко орые называются красными карликами. Это очень маленькие и тусклые звёзды. Их диаметр всего в 2-3 раза больше, чем у Юпитера, а светимость такова, что даже самый яркий из красных карликов - Лакайль 9352 не виден невооружённым глазом.
Для поиска жизни за пределами Земли красные карлики представляют огромный интерес. С одной стороны, их невероятно много - три четверти звёзд в окрестностях Солнца - красные карлики. А ещё у красных карликов сроки жизни составляют сотни миллиардов лет. А с другой стороны существует мнение, что жизнь на основе углерода в системе красного карлика невозможна.
Причин для такого утверждения две:
1. Температура на планете в наибольшей степени определяется степенью её освещённости звездой. Интенсивность освещения пропорциональна квадрату расстояния от звезды, а её светимость определяется размером. У красных карликов настолько небольшая светимость, что зона жизни у них лежит в пределах 0,1 астрономической единицы от звезды. Проблема в том, что на таких расстояниях становятся очень сильны приливные силы, которые синхронизируют вращение планеты вокруг её оси с периодом обращения вокруг звезды. День становится равен году, а планета всегда обращена к звезде одной стороной. В результате на освещённой стороне мы имеем выжженую пустыню, - на противоположной - ледяную шапку. С жизнью проблемы.
2. Другая проблема с красными карликами - эти звёзды, не смотря на свой размер, очень любят вспыхивать. Прямо как Солнце во время солнечных бурь только гораздо сильнее, щедро одаривая планету, вращающуюся от них на расстоянии меньше 50 расстояний Земля-Луна жестким ультрафиолетом и рентгеновскими лучами. Правда длится это безобраие только в молодости звезды, не более 8 миллиардов лет, но поскольку старые красные карлики содержат пониженное количество тяжёлых элементов (как и все звёзды, родившиеся на заре существования вселенной)оптимизма это тоже не прибавляет.
Так вот, не всё так плохо. Люди которые говорят про пустыню и тундру забывают, что на землеподобных планетах есть такие вещи как атмосфера и гидросфера. Вода является отличным переносчиком тепла из одной точки в другую. Все течения на Земле существуют на этом принципе. Газ атмосферы вообще стремится к сохранению одинаковой температуры в любом объёме. А теплоёмкость и воды и воздуха выше, чем у горных пород. Так что ледника не будет, тем более, что над "ночным" полушарием будет постоянный антициклон и испарение будет преобладать над осадками.
Но ветра и течения на планете действительно будут сильными. И жизнь в основном будет сконцентрирована на "дневном" полушарии и вблизи терминатора. Растениям-то всё равно нужен свет для фотосинтеза, а у приливно запертой планеты с резонансом 1:1 свет будет только на одной стороне всегда. Такая крайняя ситуация даёт ещё очень немало различных последствий. Напимер, у гипотетических жителей этого мира может быть очень плохо с ночным зрением, ввиду отсутствия ночи. И календарь у них будет выглядеть как-то иначе, потому что Солнце неподвижно и Луны нет. Луны нет из-за тех же приливных сил. Зато есть близкие планеты, некоторые из которых будут намного ярче Венеры. Да, что касается спектра излучения звезы. Уже экспериментально проверено, что даже земные растения прекрасно растут, если их выращивать под светом, спектр которого соответствует спектру красного карлика.
Что касается вспышек, о они поглощаются уже первыми километрами атмосферы, порождая в ней очень мощные северные сияния, которые даже будут разогревать атмосферу. Следовательно, "зона жизни" у красного карлика будет чуть дальше, чем это предполагается простым расчётом. Ещё есть вопрос по магнитному полю такой планеты. Иногда делается вывод, что раз планета не вращается, то магнитного поля у неё нет. Но планета вращается, просто медленно. И ещё недра разогреваются приливными силами (что, кстати, должно вызывать повышенный вулканизм). Так что с магнитным полем у планеты всё будет в порядке.
А теперь о самом интересном. Планета в зоне жизни красного карлика не обязана быть приливно заперта. Во-первых, красные карлики тоже очень сильно отличаются между собой. И у самых крупных из них, относящихся к классам М0-М2 вроде того же Лакайля 9352 приливные силы за время существования вселенной просто не успели бы синхронизировать вращение планеты в зоне жизни. Кроме того, даже самый маленький эксцентриситет орбиты будет вызывать либрации планеты, как это происходит с нашей Луной. Так что никакой вечной границы дня и ночи на планете не будет.
При достаточно сильном эксцентриситете либрации могут переходить в резонансы с другим соотношением: 2:3, 1:2, 2:5, 1:3. То есть ни о какой повёрнутости к зведе одной стороной уже речь не идёт. Более того, тесные орбиты будут приводить к тому, что планеты будут оказывать друг на друга приливное воздействие, нарушая тем самым синхронизацию со звездой так, как это происходит между Европой и Ио.
Таким образом, говорить о планетах в зоне жизни красных карликов как о безжизненных телах, всё время повёрнутых к звезде одной стороной не приходится. На многих из них наверняка непростые условия, но неприспособленными для жизни их назвать нельзя.
Для поиска жизни за пределами Земли красные карлики представляют огромный интерес. С одной стороны, их невероятно много - три четверти звёзд в окрестностях Солнца - красные карлики. А ещё у красных карликов сроки жизни составляют сотни миллиардов лет. А с другой стороны существует мнение, что жизнь на основе углерода в системе красного карлика невозможна.
Причин для такого утверждения две:
1. Температура на планете в наибольшей степени определяется степенью её освещённости звездой. Интенсивность освещения пропорциональна квадрату расстояния от звезды, а её светимость определяется размером. У красных карликов настолько небольшая светимость, что зона жизни у них лежит в пределах 0,1 астрономической единицы от звезды. Проблема в том, что на таких расстояниях становятся очень сильны приливные силы, которые синхронизируют вращение планеты вокруг её оси с периодом обращения вокруг звезды. День становится равен году, а планета всегда обращена к звезде одной стороной. В результате на освещённой стороне мы имеем выжженую пустыню, - на противоположной - ледяную шапку. С жизнью проблемы.
2. Другая проблема с красными карликами - эти звёзды, не смотря на свой размер, очень любят вспыхивать. Прямо как Солнце во время солнечных бурь только гораздо сильнее, щедро одаривая планету, вращающуюся от них на расстоянии меньше 50 расстояний Земля-Луна жестким ультрафиолетом и рентгеновскими лучами. Правда длится это безобраие только в молодости звезды, не более 8 миллиардов лет, но поскольку старые красные карлики содержат пониженное количество тяжёлых элементов (как и все звёзды, родившиеся на заре существования вселенной)оптимизма это тоже не прибавляет.
Так вот, не всё так плохо. Люди которые говорят про пустыню и тундру забывают, что на землеподобных планетах есть такие вещи как атмосфера и гидросфера. Вода является отличным переносчиком тепла из одной точки в другую. Все течения на Земле существуют на этом принципе. Газ атмосферы вообще стремится к сохранению одинаковой температуры в любом объёме. А теплоёмкость и воды и воздуха выше, чем у горных пород. Так что ледника не будет, тем более, что над "ночным" полушарием будет постоянный антициклон и испарение будет преобладать над осадками.
Но ветра и течения на планете действительно будут сильными. И жизнь в основном будет сконцентрирована на "дневном" полушарии и вблизи терминатора. Растениям-то всё равно нужен свет для фотосинтеза, а у приливно запертой планеты с резонансом 1:1 свет будет только на одной стороне всегда. Такая крайняя ситуация даёт ещё очень немало различных последствий. Напимер, у гипотетических жителей этого мира может быть очень плохо с ночным зрением, ввиду отсутствия ночи. И календарь у них будет выглядеть как-то иначе, потому что Солнце неподвижно и Луны нет. Луны нет из-за тех же приливных сил. Зато есть близкие планеты, некоторые из которых будут намного ярче Венеры. Да, что касается спектра излучения звезы. Уже экспериментально проверено, что даже земные растения прекрасно растут, если их выращивать под светом, спектр которого соответствует спектру красного карлика.
Что касается вспышек, о они поглощаются уже первыми километрами атмосферы, порождая в ней очень мощные северные сияния, которые даже будут разогревать атмосферу. Следовательно, "зона жизни" у красного карлика будет чуть дальше, чем это предполагается простым расчётом. Ещё есть вопрос по магнитному полю такой планеты. Иногда делается вывод, что раз планета не вращается, то магнитного поля у неё нет. Но планета вращается, просто медленно. И ещё недра разогреваются приливными силами (что, кстати, должно вызывать повышенный вулканизм). Так что с магнитным полем у планеты всё будет в порядке.
А теперь о самом интересном. Планета в зоне жизни красного карлика не обязана быть приливно заперта. Во-первых, красные карлики тоже очень сильно отличаются между собой. И у самых крупных из них, относящихся к классам М0-М2 вроде того же Лакайля 9352 приливные силы за время существования вселенной просто не успели бы синхронизировать вращение планеты в зоне жизни. Кроме того, даже самый маленький эксцентриситет орбиты будет вызывать либрации планеты, как это происходит с нашей Луной. Так что никакой вечной границы дня и ночи на планете не будет.
При достаточно сильном эксцентриситете либрации могут переходить в резонансы с другим соотношением: 2:3, 1:2, 2:5, 1:3. То есть ни о какой повёрнутости к зведе одной стороной уже речь не идёт. Более того, тесные орбиты будут приводить к тому, что планеты будут оказывать друг на друга приливное воздействие, нарушая тем самым синхронизацию со звездой так, как это происходит между Европой и Ио.
Таким образом, говорить о планетах в зоне жизни красных карликов как о безжизненных телах, всё время повёрнутых к звезде одной стороной не приходится. На многих из них наверняка непростые условия, но неприспособленными для жизни их назвать нельзя.
