Астрономія
Астрономія

Радіоактивні елементи можуть бути важливими для придатності планет для життя

Дослідники перевірили вплив радіоактивного розпаду торію та урану на теплову еволюцію екзопланети розміром із Землю, про що вони пишуть у журналі The Astrophysical Journal. Моделювання показало, що Землі було достатньо радіогенного нагрівання, щоб підтримувати стійке динамо. Це також дозволило вказати, у яких випадках екзопланети не матимуть стійкого динамо протягом значної частини свого існування та не зможуть підтримувати біосферу.

Які механізми нагрівають планети?

Схожі на Землю кам’янисті планети працюють як гігантські теплові двигуни. Вони переміщують внутрішнє тепло до поверхні завдяки комбінації провідності та конвекції. Це також запускає внутрішні процеси, такі як вулканізм, тектоніка плит та динамо — механізм, що генерує магнітне поле планети. Існує три шляхи для виникнення внутрішнього тепла: гравітаційна енергія, що виділяється у міру формування планети; припливне нагрівання, яке відчувають супутники планет та деякі екзопланети, розташовані близько до своїх зірок; а також розпад радіоактивних елементів. Вважається, що нестабільні атоми алюмінію та заліза могли виділяти енергію під час перших 3 мільйонів років існування Сонячної системи.

Яке моделювання провели вчені?

Астрономи створили моделювання, що показує, які наслідки мають різні концентрації радіоактивних елементів урану і торію для схожих на Землю екзопланет. Вищі концентрації, ніж на нашій планеті, роблять їхні мантії більш гарячими, а динамо-активність зниженою. Так відбувається через те, що більша частина цих елементів потрапляє в мантію, яка виконує роль ізолятора, не дозволяючи розплавленому ядру втрачати тепло досить швидко, щоб генерувати конвективні рухи, які створюють магнітне поле. Це також може призводити до більшої вулканічної активності. З іншого боку, замало радіоактивного тепла призводить до відсутності вулканізму і робить планету геологічно «мертвою». Ці ефекти можуть мати серйозні наслідки для умов на екзопланетах.

Глобальне магнітне поле змінює траєкторії заряджених частинок, випромінюваних зіркою, що перешкоджає втраті атмосфери. Саме тому активність динамо розглядається як важлива складова життєпридатності екзопланет.

Дослідники переконані, що концентрацію радіоактивних елементів на планеті можна визначити завдяки спостереженням. Для цього необхідно виміряти за допомогою спектроскопії концентрацію сурогатного елементу європію у зірці, навколо якої обертається планета.


Детальніше про екзопланети читайте у нашому матеріалі. Також ми розповідали про біомаркери, які допоможуть шукати позаземне життя.