|
Марс может помочь нам понять маргинальные экзопланеты
|
|
|
|
Марс занимает особое место в Солнечной системе. Он представляет собой маргинальную обитаемость. Это означает, что он перешёл от тёплой, влажной и потенциально пригодной для жизни среды к холодной, сухой и негостеприимной.
|
|
|
|
Что может рассказать нам этот переход об обитаемости экзопланет?
|
|
|
|
Исследование, опубликованное в журнале Planetary Science Journal, рассматривает этот вопрос. Оно называется «Марс как экзопланета: уроки планеты на грани обитаемости». Ведущий автор — Стивен Кейн, профессор планетарной астрофизики на кафедре наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Риверсайде. Исследование в настоящее время доступно на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
«Марс — это каноническая небольшая каменистая планета Солнечной системы, которая перешла от ранней геологической активности и жидкой воды на поверхности к холодной и засушливой планете с тонкой, холодной атмосферой, в которой преобладает CO», — пишут авторы.
|
|
|
|
«Эволюция Марса в контексте таких планетарных параметров, как размер, масса, атмосфера, поток солнечной радиации, магнитосфера и история столкновений, содержит важные диагностические данные о развитии и устойчивости пригодных для жизни условий на поверхности».
|
|
|
|
Наше понимание популяции экзопланет значительно расширилось за последние годы. В исследованиях экзопланет небольшие каменистые миры встречаются часто и превосходят по численности более крупные газовые планеты. Но хотя мы знаем, что они существуют в большом количестве, нам не хватает детального понимания их климата, их нестабильного баланса и их долгосрочного потенциала для жизни. По мнению авторов, Марс может помочь нам понять своих экзопланетных собратьев.
|
|
|
|
|
|
|
Они отмечают, что хотя размер является основным свойством каменистых планет и хорошей отправной точкой для их понимания, он не определяет, как планета эволюционирует.
|
|
|
|
«Венера, Земля, Марс и даже Луна прошли разные траектории изменения состава летучих веществ, тектонических процессов и атмосферы, несмотря на то, что находились в одной и той же звездной среде, что показывает, что размер планеты сам по себе не является единственным определяющим фактором ее эволюции», — объясняют авторы.
|
|
|
|
В этом исследовании авторы обобщают данные о том, как различные аспекты Марса — включая поступление и потерю летучих веществ, фотохимию, эволюцию климата, магнетизм и другие факторы — могут помочь нам в общем понимании экзопланет и происходящих в них процессов.
|
|
|
|
«В исследованиях экзопланет часто используются свойства Земли в качестве стандартных единиц измерения, особенно для тех, которые имеют отношение к описанию возможностей методов обнаружения экзопланет», — пишут авторы. Марс обладает многими схожими с Землей свойствами, но именно различия важны в этой работе.
|
|
|
|
Прежде всего, Марс сформировался иначе, чем Земля. Его формирование сначала было быстрым, а затем остановилось на уровне массы, составляющей менее земную. Авторы описывают его как «застрявший планетарный эмбрион», а не как результат более поздних гигантских столкновений.
|
|
|
|
Масса планеты играет важную роль в её эволюции, что неудивительно. «Марс занимает важное место в сравнительной планетологии, поскольку это одновременно геологически богатый мир с документированной историей обитаемости поверхности и показательный пример того, как небольшие каменистые планеты могут эволюционировать в сторону потери атмосферы и ухудшения климата», — пишут они.
|
|
|
|
Марс может служить основой для понимания каменистых экзопланет. Один из главных выводов заключается в том, что Марс демонстрирует, что обитаемость планет не является статичным состоянием. Авторы описывают её как «зависящий от времени результат, определяемый конкурирующими процессами».
|
|
|
|
Например, ранний Марс был вулканическим и выбрасывал летучие вещества, которые создавали плотную атмосферу, удерживающую тепло. Но по мере охлаждения его недр и прекращения динамо-процесса утечка атмосферы привела к охлаждению и, в конечном итоге, к потере обитаемости. «Эти взаимосвязанные процессы могут определять путь, который может быть общим для планет марсианской массы», — пишут авторы.
|
|
|
|
Согласно нашим представлениям о Марсе, обитаемость, скорее всего, будет кратковременной, и Земля является редким примером долгосрочной обитаемости.
|
|
|
|
«В этом контексте Марс представляет собой границу обитаемого режима, будучи достаточно большим, чтобы поддерживать кратковременно благоприятные условия, но достаточно малым, чтобы не гарантировать удержание и пополнение атмосферы, а также долгосрочное регулирование климата», — пишут авторы.
|
|
|
|
Хотя планеты марсианской массы широко обнаружены, в этих наблюдениях есть недостатки.
|
|
|
|
«Наше обсуждение демографии экзопланет показало, что, хотя планеты земного размера многочисленны, подтвержденные планеты марсианской массы с хорошо определенными массами и радиусами остаются относительно редкими, в основном из-за недостатков в обнаружении», — пишут авторы. Это изменится, когда начнет работу телескоп Нэнси Грейс Роман и его исследование микролинзирования.
|
|
|
|
По мере того, как мы обнаруживаем всё больше планет марсианской массы с точно измеренными параметрами, мы также разрабатываем будущие телескопы, которые будут лучше наблюдать за экзопланетами.
|
|
|
|
«Прямые исследования и тепловое излучение, особенно с использованием оборудования следующего поколения, в конечном итоге определят, сохраняют ли такие планеты обычно тонкую атмосферу из CO2, подвергаются ли они высыханию или демонстрируют временные циклы летучих веществ», — объясняют исследователи.
|
|
|
|
Ключевая идея заключается в том, что ученые могут использовать полученные знания о Марсе для понимания этих наблюдений. «Марсианские миссии продолжат измерять скорость утечки атмосферы, запасы летучих веществ и климатические обратные связи с уровнем детализации, недостижимым для экзопланет, в то время как исследования экзопланет позволят контекстуализировать Марс в более широкой статистической популяции», — пишут авторы.
|
|
|
|
Исследователи объясняют, что по мере сближения исследований Марса и изучения экзопланет появится эффективный новый способ лучше понять большое количество небольших каменистых миров.
|
|
|
|
Ученые лучше поймут ключевые свойства экзопланет, такие как масса, необходимая для поддержания геологической активности, например, тектоники плит. Они также лучше поймут звездную среду и то, как она влияет на выживание атмосферы, а также другие планетарные характеристики, влияющие на обитаемость.
|
|
|
|
«В рамках этой концепции Марс служит фундаментальным ориентиром для оценки разнообразия, эволюции и потенциальной обитаемости каменистых планет во всей галактике», — заключают авторы.
|
|
|
|
Источник
|
