Забудьте о «земных» — мы сначала найдем инопланетян на планетах глазного яблока

Posted by Sean Raymond on May 22, 2018

Концепция художника о горячей планете глазного яблока. Постоянная дневная сторона обожжена солнцем и сухая. Постоянная ночная сторона покрыта льдом. Между ними лежит тонкая среда обитания: Кольцо жизни. Иллюстрация Бо.TheConsortium

Я представляю себе обитаемую планету, вращающуюся вокруг далекой звезды. Вы, вероятно, представляете себе вариацию Земли. Может быть, оно немного затянуто облаками или покрыто океанами. Может быть, горы немного выше. Может быть, деревья красные, а не зеленые. Может быть, там есть скудно одетые туземцы… ладно, остановимся на этом.

Это изображение вполне может быть совершенно неосновательным. Есть все основания полагать, что первые потенциально живые миры, которые сейчас обнаруживаются вокруг других звезд (см., например, здесь), вероятно, выглядят совсем иначе, чем Земля. Скорее всего, эти планеты больше похожи на гигантские глазные яблоки, чей взгляд навсегда зафиксирован на своих звездах-хозяевах (что я не рекомендую делать с вашими собственными глазными яблоками).

Давайте сделаем шаг назад. Легче всего найти планеты, которые вращаются вблизи своих звезд. Сладкое место для поиска обитаемой планеты—с той же температурой, что и Земля—находится на гораздо меньшей орбите, чем Земля вокруг звезды, намного более слабой, чем Солнце. Но есть последствия наличия меньшей орбиты. Планета, близкая к своей звезде, чувствует сильные приливы от своей звезды, как земля чувствует приливы от Луны, но гораздо сильнее. Сильные приливы изменяют вращение планеты. Приливы и отливы управляют планетой косой к нулю, что означает, что экватор планеты идеально выровнен с ее орбитой. Планета также будет «заперта»: она всегда показывает одну и ту же сторону к звезде. Это выглядит примерно так:

Планета, которая приливно «привязана» к своей звезде. Когда планета обращается вокруг звезды вдоль пунктирной линии, одна и та же сторона планеты всегда обращена к звезде. Фигурка стоит в субзвездной точке, где звезда всегда находится прямо над головой. Шон Рэймонд

Если бы вы стояли на поверхности такой планеты, как эта, Солнце оставалось бы неподвижным в одном месте на небе. Полушарие, обращенное к звезде, находится в постоянном дневном свете, а дальнее полушарие-в постоянной темноте. Между ними лежит кольцо вечного заката, вполне возможно, самое романтичное место во Вселенной. Самая горячая часть планеты-это место, где звезда находится прямо над головой («субзвездная точка » в астрологии). Самая жаркая часть Земли раскинулась по тропикам, в зависимости от времени года. Но на запертой планете Солнце остается на том же месте в небе, и горячая точка никогда не движется. Это создает видимые различия по всей поверхности планеты; относительно небольшая горячая точка является «зрачком» планеты глазного яблока.

Глазное яблоко планеты бывают разных вкусов, в зависимости от условий. Мы рассмотрим два примера:» горячие глазные яблоки «и» ледяные глазные яблоки » планеты. Горячая планета глазного яблока расположена близко к своей звезде, на орбите, которая делает ее более горячей в целом, чем Земля. Он пылает на дневной стороне и смертельно холоден на ночной стороне. Вода планеты кипит на дневной стороне и замерзает на ночной стороне. Но ветры переносят водяной пар от дневной стороны к ночной стороне, чтобы замерзнуть. Это может создать холодная ловушка: вся вода планеты может быть заключена в гигантский слой льда на постоянной ночной стороне. Сухая дневная сторона, покрытая льдом ночная сторона.

Но на этом история не заканчивается. Когда слой льда становится достаточно толстым, его нижний слой тает от давления. Это заставляет лед течь вниз по склону, как ледники делают на Земле. Таким образом, толстая ночная ледяная шапка планеты горячего глазного яблока распространяется и медленно течет к дневной стороне. Там может быть тонкая струйка воды, которая течет в свет, чтобы испариться снова. Наши модели показывают, что есть характерные модели ветра, которые нагромождают облака в определенном регионе на ночной стороне (кровавые детали здесь). Неоднородный внешний вид планеты действительно может выглядеть как глазное яблоко. Реки, которые текут с ночной стороны, чтобы в конечном итоге испариться на дневной стороне, могут даже выглядеть как вены.

Где на горячей планете глазного яблока можно жить? Это классическая история Златовласки. Дневная сторона обжаривается и высыхает. Ночная сторона холодная и ледяная. Между ними, это просто правильно! Сладкое пятно-назовем его «Кольцо жизни» — находится в Терминатор граница между ночью и днем. Кольцо жизни ограничено пустынями с одной стороны и льдом с другой. Существует постоянный поток воды с ночной стороны на дневную-ряд рек, все они текут в одном направлении. Солнце закреплено в небе прямо у горизонта, и местность находится в постоянном освещении. Условия в значительной степени одинаковы на всем протяжении кольца жизни. Можно представить себе растительность, следующую за реками на дневную сторону, пока они не высохнут, с различными экосистемами, перемежающимися по пути. На краю ледяных щитов могут быть горы, так как покрытые льдом континенты будут сильно нагружены.

Ледяные глазные яблоки также плотно привязаны к своим звездам, хотя их орбиты больше, чем у горячих планет глазного яблока, и тепла не хватает. У ледяных планет глазного яблока есть изобилие воды—ночная сторона покрыта льдом, и в субзвездной точке достаточно звездного нагрева, чтобы вода оставалась жидкой. Существует по существу большой пруд посреди глобального ледяного ландшафта. Под поверхностью льда океан покрывает весь земной шар. Он похож на спутник Юпитера Европу, но с большой дырой во льду.

Схематичный разрез ледяного глазного яблока планеты. Поверхность планеты покрыта льдом, за исключением большого пруда в подзвездной точке. Адаптировано из Pierrehumbert (2011, Astrophysical Journal Letters, 726, L8)

Где бы вы хотели жить на ледяной планете глазного яблока? Подводная жизнь может существовать во всем подповерхностном океане, но поверхностная жизнь, которая полагается на жидкую воду, должна будет оставаться рядом с прудом. И все же условия вблизи субзвездной точки были бы экстремальными: сильное звездное излучение посреди бесплодного ледяного ландшафта. Лучшее место для жизни, вероятно, было бы на ледяном берегу пруда, и было бы определенно выгодно быть амфибией (эволюция, кто-нибудь?).

Но есть неотъемлемая опасность для жизни на ледяной планете глазного яблока. Если по какой-то причине пруд замерзнет, он, скорее всего, никогда не растает. Жидкая вода, будучи темной, поглощает большую часть солнечного света, который попадает на нее. Но твердый лед очень отражательный. Поэтому, если океаны планеты замерзнут, количество энергии, поглощенной звездой, также упадет, что сделает планету еще более холодной. Эта обратная связь может привести ледяное глазное яблоко в полностью покрытое льдом состояние, из которого оно никогда не сможет восстановиться.

Горячие глазные яблоки и ледяные глазные яблоки-это крайние случаи, но любая планета, которая плотно привязана к своей звезде, вероятно, будет выглядеть очень по-разному на своей дневной стороне и на своей ночной стороне. Различия могут быть вызваны скоплением облаков в определенных районах, преимущественным таянием льда на дневной стороне или замерзанием льда на ночной стороне или любым другим возможным источником. Галактика может быть усеяна дикими разновидностями планет глазного яблока! Поиски жизни на других планетах почти наверняка начнутся именно с этих миров.

Шон Рэймонд-астроном, изучающий формирование и эволюцию планетных систем. Он также ведет блоги на planetplanet.net.

Самые новые и популярные статьи доставляются прямо на ваш почтовый ящик!

Смотрите: какую экзопланету вы бы посетили?

Этот классический факты так романтический пост был первоначально опубликован в феврале 2015 года.

http://nautil.us/blog/-forget-earth_likewell-first-find-aliens-on-eyeball-planets

Ссылка на основную публикацию