Металл

Jun 02, 2023

Звезды, содержащие сравнительно большое количество тяжелых элементов, создают менее благоприятные условия для возникновения сложной жизни, чем звезды с низким содержанием металлов, как выяснили ученые из Института исследования Солнечной системы и химии Макса Планка, а также из Геттингенского университета. .Команда показала как металличность звезды связана со способностью ее планет окружать себя защитным озоновым слоем. Решающее значение для этого имеет интенсивность ультрафиолетового света, который звезда излучает в космос, в разных диапазонах длин волн. Исследование дает ученым, исследующим небо с помощью космических телескопов обитаемые звездные системы, важные подсказки относительно того, где эти усилия могут быть особенно многообещающими. Это также позволяет сделать поразительный вывод: по мере старения Вселенной она становится все более недружелюбной к появлению сложной жизни на новых планетах.

В поисках обитаемых или даже обитаемых планет, вращающихся вокруг далеких звезд, исследователи в последние годы все больше внимания уделяют газовым оболочкам этих миров. Имеют ли данные наблюдений свидетельства наличия атмосферы? Возможно, он вообще содержит такие газы, как кислород или метан, которые на Земле производятся почти исключительно как продукты метаболизма форм жизни? В ближайшие годы такие наблюдения будут расширены до новых пределов: телескоп НАСА Джеймса Уэбба позволит не только охарактеризовать атмосферы крупных газовых гигантов, таких как СуперНептун, но и впервые проанализировать гораздо более слабые спектрографические сигналы. из атмосфер скалистой планеты.

С помощью численного моделирования нынешнее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, теперь обращается к содержанию озона в атмосферах экзопланет. Как и на Земле, это соединение трех атомов кислорода может защитить поверхность планеты (и формы жизни, живущие на ней) от повреждающего клетки ультрафиолетового (УФ) излучения. Таким образом, защитный слой озона является важной предпосылкой возникновения сложной жизни. «Мы хотели понять, какими свойствами должна обладать звезда, чтобы ее планеты образовывали защитный озоновый слой», — объясняет основную идею Анна Шапиро, ученый из Института исследований Солнечной системы Макса Планка и первый автор текущего исследования.

Как это часто бывает в науке, эта идея была вызвана более ранним открытием. Три года назад исследователи из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы сравнили изменения яркости Солнца с изменениями яркости сотен звезд, подобных Солнцу. Результат: интенсивность видимого света многих из этих звезд колеблется гораздо сильнее, чем в случае с Солнцем. «Мы наблюдали огромные пики интенсивности», — говорит Александр Шапиро, который участвовал как в анализе трехлетней давности, так и в текущем исследовании. «Поэтому вполне возможно, что Солнце тоже способно на такие всплески интенсивности. В этом случае интенсивность ультрафиолетового света также резко возрастет», — добавляет он. «Поэтому мы, естественно, задались вопросом, что это будет означать для жизни на Земле и какова ситуация в других звездных системах», — говорит Сами Соланки, директор Института исследований Солнечной системы Макса Планка и соавтор обоих исследований.

На поверхности примерно половины всех звезд, вокруг которых, как было показано, вращаются экзопланеты, температура колеблется от примерно 5000 до примерно 6000 градусов по Цельсию. Поэтому в своих расчетах исследователи обратились к этой подгруппе. Солнце с температурой поверхности около 5500 градусов по Цельсию также является одним из них. «В химии атмосферы Земли ультрафиолетовое излучение Солнца играет двойную роль», — объясняет Анна Шапиро, чей прошлый исследовательский интерес был сосредоточен на влиянии солнечной радиации на атмосферу Земли. В реакциях с отдельными атомами кислорода и молекулами кислорода озон может как создаваться, так и разрушаться. В то время как длинноволновое излучение УФ-В разрушает озон, коротковолновое излучение УФ-С помогает создать защитный озон в средней атмосфере. «Поэтому было разумно предположить, что ультрафиолетовый свет может оказывать столь же сложное влияние и на атмосферу экзопланет», — добавляет астроном. Точные длины волн имеют решающее значение.