У ближайшей планеты-океана может быть довольно ровный климат
Добавлено: 05 янв 2014 10:33У ближайшей планеты-океана может быть довольно ровный климат
Подавляющее большинство звёзд нашей Галактики — красные карлики. Обитаемая зона их планет столь близка к светилу, что небесные тела неизбежно будут подвергаться приливному захвату, вечно ориентируясь одной стороной на звезду и морозя другую сторону.
Но действительно ли «замерзает» другая сторона? Об этом учёные ожесточённо спорят. Скажем, Юнюнь Ху (Yongyun Hu) и Цзюнь Ян (Jun Yang) из Пекинского университета (КНР) только что построили новую трёхмерную модель климата такой планеты, правда, ограничившись лишь приблизительными цифрами земного атмосферного давления.
3D-модель, в отличие от более простой одномерной, учитывает такие процессы, как образование облаков, ветер и перенос им тепла, конвекция и другие виды сложных климатических феноменов. Тем не менее обычно для экзопланет опускают такую весьма сложную часть расчётов, как океаны. Между тем жидкая вода на поверхности, по современным представлениям, неотделима от понятия «потенциально обитаемой планеты». Именно поэтому китайские исследователи обратили особое внимание на процессы переноса тепла океанами. И это принесло свои плоды.
В качестве модельной планеты использовалась Глизе 581 g (20 св. лет от Земли), находящаяся в зоне обитаемости красного карлика Глизе 581. Она примерно в полтора раза крупнее Земли и столь близка к солнцу, что год там длится всего 36 дней. Хотя планета получает жалкие 866 Вт/м² (Земля — 1 366 Вт/м²), вероятность обитаемости этой «суперземли» довольно велика, поскольку при таких размерах у неё выше гравитация и, по идее, должна быть толще и плотнее атмосфера.
Не имея точных данных о химическом составе и плотности, авторы взяли земные, варьируя лишь содержание углекислого газа, что меняло рассчитываемую интенсивность парникового эффекта. Согласно современным подозрениям на регистрацию водяного пара в тамошней атмосфере, планету «покрыли» глубоким океаном — то есть смоделировали как океаниду.
Выяснилось следующее: традиционное представление о приливном захвате не прошло проверки. Обычно считается, что на вечно освещённой стороне планеты будет эдакая мегаполынья, а на тёмной — вечный лёд; причём со временем вся атмосфера на таких телах может сконцентрироваться на тёмной стороне, где так холодно, что сначала замёрзнут парниковые газы, а затем и все остальные. Модель же показала, что океанские течения будут так эффективно переносить тепло, что вдоль их следа, идущего по экватору, должно образоваться чистое ото льда пространство, и даже при 0,033% CO2 в атмосфере (что примерно соответствует Земле до нынешнего потепления) самое холодное место на планете имеет лишь -60 °C, что слишком тепло, чтобы начать «вымораживание» углекислого газа из атмосферы по марсианскому сценарию (следовательно, дальнейшее падение температуры невозможно).
Более того, климат на такой океаниде оказался завидно устойчивым к колебаниям температуры. Уронив концентрацию углекислого газа в моделируемой атмосфере в 110 раз (!), учёные получили ту же картину полыньи на экваторе, где жизнь очевидно возможна, и сравнительно умеренного холода в неосвещённых частях. Начав увеличивать количество основного парникового газа, они добились полного таяния льда на всей планете, превысив его земную концентрацию всего в 600 раз. Если бы мы так баловались на Земле, то имели бы раскалённую пустыню чуть ли не венерианского типа... В то же время Глизе 581 g явно не была при смерти даже в сценарии с чудовищным содержанием углекислого газа в атмосфере. Да что там «при смерти»! Шестикратный рост концентрации привёл к повышению температур на дневной, потенциально обитаемой стороне, всего на 2–3 °C, а весь остальной нагрев пришёлся на ночную сторону, спасая планету от вроде бы неизбежного перегрева! Заодно почти по всей планете температура выровнялась, обеспечивая предельно сходный климат в любой точке всемирного океана.
Что интересно, весь перенос воды течениями и температурная разность были свойственны только районам выше 400 м. Ниже температура океанов по всей планете была одинаковой.
Чтобы понять, насколько такая климатическая система устойчива к изменению расстояния до звезды, исследователи меняли количество входящего света при сохранении 0,0355% CO2. И тут выяснилось, что всепланетная циркуляция океанских течений делает дальнюю границу зоны обитаемости — где планета целиком покроется устойчивым ледяным панцирем — ближе, чем показывали предшествующие модели, не оперирующие такой циркуляцией. Планета вошла в стадию Земли-«снежка» уже при 700 Вт/м², в то время как в стандартных моделях этот показатель равен 550 Вт/м². Таким образом, внешняя граница зоны обитаемости сдвигается внутрь на 11–12% от общего её удаления от светила. Слишком большая близость к звезде, по мнению авторов, планетам-океанам тоже противопоказана, так как вызовет у них переход в стадию безудержного парникового эффекта и перегрева с началом потери водяного пара.
Полезность работы очевидна: исследователи не только подтвердили статус ближайшей планеты как потенциально обитаемого тела, но и предоставили инструменты для анализа потенциальной обитаемости любой океаниды. Заслуживает внимания и то, что после этой работы о «трудном климате» планет у красных карликов можно забыть, по крайней мере для планет-океанов.
http://compulenta.computerra.ru/univers ... /10010764/
Подавляющее большинство звёзд нашей Галактики — красные карлики. Обитаемая зона их планет столь близка к светилу, что небесные тела неизбежно будут подвергаться приливному захвату, вечно ориентируясь одной стороной на звезду и морозя другую сторону.
Но действительно ли «замерзает» другая сторона? Об этом учёные ожесточённо спорят. Скажем, Юнюнь Ху (Yongyun Hu) и Цзюнь Ян (Jun Yang) из Пекинского университета (КНР) только что построили новую трёхмерную модель климата такой планеты, правда, ограничившись лишь приблизительными цифрами земного атмосферного давления.
3D-модель, в отличие от более простой одномерной, учитывает такие процессы, как образование облаков, ветер и перенос им тепла, конвекция и другие виды сложных климатических феноменов. Тем не менее обычно для экзопланет опускают такую весьма сложную часть расчётов, как океаны. Между тем жидкая вода на поверхности, по современным представлениям, неотделима от понятия «потенциально обитаемой планеты». Именно поэтому китайские исследователи обратили особое внимание на процессы переноса тепла океанами. И это принесло свои плоды.
В качестве модельной планеты использовалась Глизе 581 g (20 св. лет от Земли), находящаяся в зоне обитаемости красного карлика Глизе 581. Она примерно в полтора раза крупнее Земли и столь близка к солнцу, что год там длится всего 36 дней. Хотя планета получает жалкие 866 Вт/м² (Земля — 1 366 Вт/м²), вероятность обитаемости этой «суперземли» довольно велика, поскольку при таких размерах у неё выше гравитация и, по идее, должна быть толще и плотнее атмосфера.
Не имея точных данных о химическом составе и плотности, авторы взяли земные, варьируя лишь содержание углекислого газа, что меняло рассчитываемую интенсивность парникового эффекта. Согласно современным подозрениям на регистрацию водяного пара в тамошней атмосфере, планету «покрыли» глубоким океаном — то есть смоделировали как океаниду.
Выяснилось следующее: традиционное представление о приливном захвате не прошло проверки. Обычно считается, что на вечно освещённой стороне планеты будет эдакая мегаполынья, а на тёмной — вечный лёд; причём со временем вся атмосфера на таких телах может сконцентрироваться на тёмной стороне, где так холодно, что сначала замёрзнут парниковые газы, а затем и все остальные. Модель же показала, что океанские течения будут так эффективно переносить тепло, что вдоль их следа, идущего по экватору, должно образоваться чистое ото льда пространство, и даже при 0,033% CO2 в атмосфере (что примерно соответствует Земле до нынешнего потепления) самое холодное место на планете имеет лишь -60 °C, что слишком тепло, чтобы начать «вымораживание» углекислого газа из атмосферы по марсианскому сценарию (следовательно, дальнейшее падение температуры невозможно).
Более того, климат на такой океаниде оказался завидно устойчивым к колебаниям температуры. Уронив концентрацию углекислого газа в моделируемой атмосфере в 110 раз (!), учёные получили ту же картину полыньи на экваторе, где жизнь очевидно возможна, и сравнительно умеренного холода в неосвещённых частях. Начав увеличивать количество основного парникового газа, они добились полного таяния льда на всей планете, превысив его земную концентрацию всего в 600 раз. Если бы мы так баловались на Земле, то имели бы раскалённую пустыню чуть ли не венерианского типа... В то же время Глизе 581 g явно не была при смерти даже в сценарии с чудовищным содержанием углекислого газа в атмосфере. Да что там «при смерти»! Шестикратный рост концентрации привёл к повышению температур на дневной, потенциально обитаемой стороне, всего на 2–3 °C, а весь остальной нагрев пришёлся на ночную сторону, спасая планету от вроде бы неизбежного перегрева! Заодно почти по всей планете температура выровнялась, обеспечивая предельно сходный климат в любой точке всемирного океана.
Что интересно, весь перенос воды течениями и температурная разность были свойственны только районам выше 400 м. Ниже температура океанов по всей планете была одинаковой.
Чтобы понять, насколько такая климатическая система устойчива к изменению расстояния до звезды, исследователи меняли количество входящего света при сохранении 0,0355% CO2. И тут выяснилось, что всепланетная циркуляция океанских течений делает дальнюю границу зоны обитаемости — где планета целиком покроется устойчивым ледяным панцирем — ближе, чем показывали предшествующие модели, не оперирующие такой циркуляцией. Планета вошла в стадию Земли-«снежка» уже при 700 Вт/м², в то время как в стандартных моделях этот показатель равен 550 Вт/м². Таким образом, внешняя граница зоны обитаемости сдвигается внутрь на 11–12% от общего её удаления от светила. Слишком большая близость к звезде, по мнению авторов, планетам-океанам тоже противопоказана, так как вызовет у них переход в стадию безудержного парникового эффекта и перегрева с началом потери водяного пара.
Полезность работы очевидна: исследователи не только подтвердили статус ближайшей планеты как потенциально обитаемого тела, но и предоставили инструменты для анализа потенциальной обитаемости любой океаниды. Заслуживает внимания и то, что после этой работы о «трудном климате» планет у красных карликов можно забыть, по крайней мере для планет-океанов.
http://compulenta.computerra.ru/univers ... /10010764/