Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[an 2]

Уже появилось сообщение о т. н. гикейских мирах
https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=8397.msg5796172#msg5796172
К таким мирам авторы относят мининептуны со значительными запасами воды, жидкими поверхностными океанами и протяженной атмосферой с преобладанием водорода, наподобие известной
 K2 -18b.


Можно добавить, что для  M -карликов  внутренний край возможной обитаемой зоны эквивалентно перемещается с  ~  0,17 а.е.,  при давлении 1 бар сухой атмосферы ,  до 0,28 а.е. при давлении атмосферы с водяным паром в 1 бар, и 0,54 а.е. при давлении в 10 бар.
Авторы приходят к выводу, что большинство нынешних наблюдаемых  объектов, которые можно отнести к  гикейским мирам( так их определяют авторы), вряд ли будут поддерживать океан с жидкой водой.
Но вообще то возможная обитаемость мининептунов, хоть каких, под большим сомнением.

[SpaceEngineer]

К таким мирам авторы относят мининептуны со значительными запасами воды, жидкими поверхностными океанами и протяженной атмосферой с преобладанием водорода, наподобие известной
 K2 -18b.

Новое название для океаниды придумали?

[Dayan]

Новое название для океаниды придумали?

Не авторами последней статьи, как можно было бы подумать из поста an 2. А Nikku Madhusudhan и Ко в статье 2021 года (которую я приводил). Гикеанами они назвали массивные планеты с жидкой водой под богатой водородом атмосферой (от соединения слов "HYdrogen" и "oCEAN").
Мне это название тоже не нравится. Конечно, какая разница из чего состоит атмосфера у планеты-океана? Океанида она и есть океанида, если основной компонент всё равно вода.
Но есть ещё возможные отличия от простой океаниды (суб)земной массы. В другой статье от того же 2021 года, M.C. Nixon с тем же N. Madhusudhan смоделировали внутреннюю структуру мининептунов. Эти модели идут вразрез с моделями мининептунов всех остальных групп, которые занимаются подобными задачами. В частности, у них получались и варианты очень многослойной структуры мининептунов. На прикреплённой картинке, к примеру, приведена их модель K2-18 b: слой обычной жидкой воды располагается между атмосферой из водорода-гелия и толстым слоем воды в сверхкритической фазе, который в свою очередь расположен над слоем экзотических льдов. Такое строение не встречается в работах других астрономов, т.к. используются другие модели. И такое возможно (если вообще возможно, ведь у модели Nixon & Madhusudhan есть существенные недостатки, например, тот же полный неучёт парникового эффекта) лишь в случае очень тонкой атмосферы, которая у планеты размером с мининептун и массой в несколько земных практически невозможна (неважно какого состава – водородно-гелиевого, из водяного пара, соединений углерода и т.д.).

[vika vorobyeva]

Мне ставить знак равенства между понятиями "потенциально обитаемая планета" и "планета с жидкой водой на поверхности" кажется неправильным. Под давлением 100 атмосфер вода будет жидкой и при 200°С, но что там с обитаемостью, если ДНК разрушается при 120-130°С?

[Rattus]

Разумеется ничего - даже если рассматривать не конкретно ДНК, а вообще любые мыслимые нерегулярные гетерополимеры. За ~405 кельвинами (на постоянку) жизни нет - а это всего лишь режим автоклавирования при 2 атмосферах.

[Dayan]

Мне ставить знак равенства между понятиями "потенциально обитаемая планета" и "планета с жидкой водой на поверхности" кажется неправильным. Под давлением 100 атмосфер вода будет жидкой и при 200°С, но что там с обитаемостью, если ДНК разрушается при 120-130°С?

Надо спросить об этом у Nikku Madhusudhan.
Я вообще не рассматривал бы планеты, сильно богатые водой как серьёзные цели для поиска внеземной жизни по нескольким причинам.
Во-первых, понятно, что очень сухие скалистые планеты наподобие Венеры, только с приемлемыми температурами, вряд ли будут поддерживать жизнь. Но когда воды очень много, это тоже плохо для жизни. Если слой жидкой воды достигает десятков и сотен км, а под ним ещё и слои воды в других фазах, то жизни просто неоткуда будет брать в необходимых количествах компоненты помимо воды, ведь ни одним H₂O она построена.
Во-вторых, как Вы уже сказали, узкие температурные условия, которые трудно обеспечить на таких планетах. Я не биолог, но может существуют некие аналоги ДНК (ксенонуклеиновые кислоты и какие-нибудь чужеродные пары оснований), которые могут быть более устойчивыми к температурам около 100–200 °С, а на Земле именно такая ДНК является случайным стечением обстоятельств? Но мне кажется, что Вы правы, и любые аналоги ДНК всё же неустойчивы при таких температурах.
В-третьих, океанида со слоем жидкой воды на поверхности является неустойчивым состоянием, как показывает большинство исследований – она либо становится аналогом Ганимеда, Плутона и т.п., покрывается ледяным панцирем, либо скатывается в необратимый парник, и становится мининептуном без существенного количества водорода-гелия, но также со слоями воды в виде пара, сверхкритической жидкости и псевдольдов при колоссальных давлениях и температурах (т.е. ионизированной водой, больше похожей на металлический водород, фактически плазму), т.е. без привычной нам твёрдой поверхности.
И четвёртое. Если есть жизнь в океанах подо льдами Европы, Ганимеда, Титана и т.д., то значит она может быть и в аналогичных океанах холодных водных планет. Но зарождение жизни в отсутствии света под толстыми слоями льда мне представляется маловероятным.

Update. Пока набирал, про аналоги ДНК ответили выше, в общем так и думал.

[SpaceEngineer]

слой обычной жидкой воды располагается между атмосферой из водорода-гелия и толстым слоем воды в сверхкритической фазе, который в свою очередь расположен над слоем экзотических льдов.

Ого, вода поверх сверхкритического флюида? Это что-то новенькое. Смотрю на фазовую диаграмму, и пытаюсь понять, как же это возможно. Температура с глубиной должна нарастать быстрее, чем давление?

[Dayan]

Ого, вода поверх сверхкритического флюида? Это что-то новенькое.

Не новенькое – cтатья 2021 года.

Смотрю на фазовую диаграмму, и пытаюсь понять, как же это возможно.

Я же говорю, что модель Madhusudhan и Ко странная.

Температура с глубиной должна нарастать быстрее, чем давление?

Я прикрепил картинку с зависимостью P-T из статьи Nixon & Madhusudhan. Случай жидкой воды поверх сверхкритической фазы для K2-18 b показан линией 3b. Но эти профили, как я уже говорил, страдают серьёзным изъяном – неучётом парникового эффекта: видно, что профили в области пара и жидкой воды до давления около 1000 бар изотермические (вертикальные части), а это неверно.
Во всех других моделях от других авторов профили внутри мининептунов обходят фазу жидкой воды стороной полностью или почти полностью, т.е. паровая атмосфера переходит в фазу сверхкритической жидкости, и никакого слоя обычной жидкой воды там быть не может (во всяком случае, на (мини)нептунах в консервативной ЗО, и на более горячих). Для наглядности, я прикрепил вторую картинку зависимости температуры от давления для K2-18 b из статьи Xinting Yu и др. На этой более мэйнстримной модели видно, что уже при 100 барах температура достигает значений около 1300 K.

[gans2]

https://elementy.ru/novosti_nauki/434096/Voda_na_Zemle_mogla_poyavitsya_iz_pervichnoy_vodorodnoy_atmosfery
Согласно этой модели, вода на Земле появилась в результате взаимодействия водорода атмосферы с океаном силикатной магмы.

Сдутая первичная водородная атмосфера - отличительный признак тех землеразмерных планет в текущей зоне обитаенмости КК. Сапиенти сат.

[gans2]

"У второй экзопланеты в системе TRAPPIST-1 тоже не нашлось атмосферы"

Кто бы мог подумать? Как так-то?
Обитаемая планета вокруг красного карлика?
Ведь воды и газов могут занести планетезимали...

[vika vorobyeva]

Важное уточнение: не нашлось плотной углекислотной атмосферы.
Допустима атмосфера вплоть до 1 бар, если там будет мало углекислоты, или с давлением 0.1 бар, если примесь углекислоты составит 0.1-1%.

На самом деле предположение об отсутствии теплопереноса на ночную сторону требует альбедо дневного полушария 0.57 ^+0.12/_-0.15, что как бы дофига. Это возможно, если поверхность сложена исключительно светлыми ультраосновными породами (энстатитом, оливином и пр.) Сложно представить, что на планете размером с Землю не будет базальтового вулканизма. А если понизить альбедо до правдоподобного, уже необходимо включение теплопереноса для того, чтобы вписаться в наблюдения. Черная планета без атмосферы имела бы температуру 430 К.

[gans2]

Планетарная система TRAPPIST-1 [69] [70] [6] Компаньон (в порядке от звезды)   масса   Большая полуось ( AU )   Орбитальный период ( дни )   Эксцентриситет [70]   Наклон [69]   Радиус б   1,374 ± 0,069  М 🜨   0,01154 ± 0,0001   1,510826 ± 0,000006   0,00622 ± 0,00304   89,728 ± 0,165 °   1,116+0,014 −0,012 Р 🜨 с   1,308 ± 0,056  М 🜨   0,01580 ± 0,00013   2,421937 ± 0,000018   0,00654 ± 0,00188   89,778 ± 0,118 °   1,097+0,014 −0,012 Р 🜨

С интересом послушаю о месте, куда делись мантийные газы суперземли

[an 2]

С интересом послушаю о месте, куда делись мантийные газы суперземли

Могли быть сдуты излучением молодой звезды.

[vika vorobyeva]

Да, Foma в теме про JWST исчерпывающе ответил:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,49503.msg5842708.html#msg5842708

[gans2]

Могли быть сдуты излучением молодой звезды.

Именно.
Особенно с учетом того, что молодой красный карлик на два(даже на три порядка) порядка ярче светил. В отличие от желтых карликов, красные тускнеют с возрастом на два порядка сильнее. А планеты формируются именно "в молодости".

[gans2]

исчерпывающе ответил:

wert
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,49503.msg5842802.html#msg5842802

[gans2]

Черная планета без атмосферы имела бы температуру 430 К.

В каком месте? Если нет теплопереноса, то есть атмосферы, то будет безатмосферная суперземля. Шар с радикально разными тиемпературами на полюсах, подсолнечной точке и теневом полушарии. Это Венера имеет одну температуру. А на Меркурии и Луне лед на полюсах.

[vika vorobyeva]

В каком месте?

Насколько я понимаю, речь о средней температуре по больнице по дневному полушарию.

[Wert]

Причем важно отметить, что измеряется ЯРКОСТНАЯ температура, которая меньше или равна термодинамической (истинной), так как  любое тело излучает с единицы  поверхности меньше, чем абсолютно черное тело при той же температуре.

[Vavanzer]

Гикеанами они назвали массивные планеты с жидкой водой под богатой водородом атмосферой

  А откуда там водородбудет? С начала формирования или фотолиз воды, улавливание из околопланетного пространства и продукты распада?
  В случае с планетами гигантами, у них его много тк они собирают все подряд из протопланетного диска.
  И еще, интересно, у средней планеты в теплой зоне хватит ли сил удерживать водород? Там же тоже допуски есть. Плюс вспышки красных карликов еще.