Потенциально обитаемые планеты

[vika vorobyeva]

Тема навеяна вот этим постом Golossvyshe:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,8397.msg2036088.html#msg2036088

Предлагаю уважаемым участникам форума обсудить, какие именно планеты считать потенциально обитаемыми. Как мне кажется (готова обосновать), от "суперземель" с массами 5-10 масс Земли не стоит ждать обитаемости, даже потенциальной.
Мои предложения для потенциально обитаемых планет:
1. Родительская звезда имеет спектральный класс от позднего F до раннего M.
2. Возраст системы больше 3 млрд. лет.
3. Масса планеты чем меньше, тем лучше (при этом не забываем, что, как правило, нам известен только параметр  sin i).
4. Орбита планеты с небольшим эксцентриситетом недалеко от эффективной земной орбиты.
По этим критериям планета Gliese 581 d потенциально обитаемой не является, поскольку ее минимальная масса составляет 6 масс Земли. Т.е. скорее всего, это мини- (а может, и не мини) нептун.

[an]

Такие планеты должны, вероятно, в своей истории иметь какое то катастрофическое событие типа столкновения с планетезималью, или воздействия электромагнитного излучения которое создало б неравновесную среду и запустило процессы самоорганизации химических реакций, которые и привели вероятно к возникновению жизни.  Наличие крупного спутника у кандидата повышает вероятность обитаемости.

[L_Pt]

Под обитаемой подразумевается и биосфера хотя бы на уровне прокариот?
Тогда возраст от 3 млрд не обязателен.
Что значит небольшой эксцентриситет? Логично, что на кометоподобных орбитах чего-то ожидать сложно. А значения 0.2, 0.3, 0.4 – это еще небольшие?

[armadillo]

чем плохи суперземли? Должны имеют большую водородную атмосферу, которую не отдают?

[L_Pt]

Я так понимаю, дело в слишком мощном океане, в частности с образованием на дне плотного льда.

[armadillo]

океаниды тоже потенциально обитаемы.)

[vika vorobyeva]

Под обитаемой подразумевается и биосфера хотя бы на уровне прокариот?
Тогда возраст от 3 млрд не обязателен.

Ладно, снижаем возрастной ценз до 1 млрд. лет
Слишком сильно его снижать нет смысла - и звезда еще не успокоилась, и жизнь толком не успела зародиться.

Что значит небольшой эксцентриситет? Логично, что на кометоподобных орбитах чего-то ожидать сложно. А значения 0.2, 0.3, 0.4 – это еще небольшие?

Да, этот вопрос стоит обсудить подробно.
Большой эксцентриситет орбиты может привести к резким погодным колебаниям. Насколько это страшно для обитаемости, заранее не ясно. По идее, большую роль должна играть как "средняя температура по больнице" (инсоляция, усредненная по орбитальному периоду), так и "дельта" - разница между средней инсоляцией и пиковой.
"Средняя температура по больнице" должна обеспечивать климатический оптимум (чтобы, грубо говоря, планета не свалилась ни в венерианскую духовку, ни заледенела вся целиком). Потом надо сравнивать характерное время высвечивания энергии атмосферой с орбитальным периодом (успеет ли планета сильно нагреться во время прохождения перицентра или остыть в апоцентре). Чем плотнее атмосфера, чем выше ее тепловая инерция, тем менее критичен эксцентриситет, особенно для коротких орбитальных периодов. Эксцентриситет 0.4, как мне кажется, это все-таки перебор. Но где проходит граница (0.2? 0.3?), я не знаю.

[Foma]

Эксцентриситет 0.4, как мне кажется, это все-таки перебор.

Совсем не перебор. Землеподобная планета может быть обитаемой при е=0.5 и даже 0.9, см HABITABLE CLIMATES: THE INFLUENCE OF ECCENTRICITY

[vika vorobyeva]

чем плохи суперземли? Должны имеют большую водородную атмосферу, которую не отдают?

Да.
Кеплер обнаружил тип планет, который мы не ожидали - маломассивные (2-3 массы Земли) планеты с очень низкой плотностью (до 0.5 г/куб.см). Что это такое? Из чего состоит, что из себя представляет? Пока непонятно.
Плотная протяженная водородная атмосфера, во всяком случае, препятствует накоплению свободного кислорода (с одной стороны), а с другой - дает сильный парниковый эффект. Восстановительная атмосфера может способствовать зарождению примитивной жизни, но воспрепятствует ее развитию. Так что вопрос пока открыт.
С океанидами тоже непонятно. Если между жидким океаном и каменной мантией ляжет толстый слой высокотемпературного льда, минеральных веществ в этом океане может быть совершенно недостаточно для зарождения жизни (разве что вместе с метеоритами чего-то нападает...) Или, к примеру, если для зарождения жизни нужна периодически высыхающая лужа или подводный вулкан (прямой контакт горных пород, горячих флюидов и морской воды). Так что явные океаниды я бы тоже исключила.

[Митрич]

Предлагаю уважаемым участникам форума обсудить, какие именно планеты считать потенциально обитаемыми.

По моему скромному мнению, такое обсуждение будет конструктивным лишь после открытия ещё хотя бы одной обитаемой планеты, кроме Земли. А пока всё здесь сказаное - лишь собственные фантазии участников, скорее всего, ничего общего не имеющие с реальностью.

[armadillo]

так газовая планета это понятно, но это не означает, что все суперземли есть теплые нептуны
насчет высокотемпературного льда пока не понял. Что есть высокотемпературный и как он возникнет везде при наличии тектоники.

В общем, и те и другие несомненно с пометкой "сложности с получением", но не перечеркнуты совсем

[vika vorobyeva]

Предлагаю уважаемым участникам форума обсудить, какие именно планеты считать потенциально обитаемыми.

По моему скромному мнению, такое обсуждение будет конструктивным лишь после открытия ещё хотя бы одной обитаемой планеты, кроме Земли.

Речь идет о ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ обитаемости. Если хотите - о землеподобности.
Некоторые посетители сайта allplanets.ru в разделе Статистика хотят видеть текущий список таких планет. Я, можно сказать, иду навстречу пожеланиям трудящихся И предлагаю коллективным образом решить, какие же планеты считать потенциально обитаемыми.

[Diletant]

Я все долго думал, почему невозможна жизнь на планете без магнитного поля? А потом допер. За грибами в лес пойдешь без компаса и заблудишься.

[Митрич]

Речь идет о ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ обитаемости. Если хотите - о землеподобности.

Ну тогда и обсуждать нечего - ответ будет очевидным: "все землеподобные планеты" .

[vika vorobyeva]

Совсем не перебор. Землеподобная планета может быть обитаемой при е=0.5 и даже 0.9, см HABITABLE CLIMATES: THE INFLUENCE OF ECCENTRICITY

Спасибо за ссылку, прочитала с интересом.
Однако замечу, что авторы изучали уход климата в состояние "снежка", но не "духовки". Поэтому у них и вышло, что планета может быть обитаема и при эксцентриситете 0.9. Откровенно говоря, с трудом представляю себе обитаемость в 0.2 а.е. от солнца, когда температура поверхности поднимается до нескольких сотен градусов. Разве что где-нибудь глубоко под водой...
В общем, исследование интересное, но явно недостаточное.

[vika vorobyeva]

Речь идет о ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ обитаемости. Если хотите - о землеподобности.

Ну тогда и обсуждать нечего - ответ будет очевидным: "все землеподобные планеты" .

Так в том и состоит задача, чтобы очертить границы землеподобности! Хотя бы в первом приближении.

[Кремальера]

Так в том и состоит задача, чтобы очертить границы землеподобности! Хотя бы в первом приближении.

Ну с первым приближением понятно.Это конечно кропопотливое и нужное занятие,но это отбор "кандидатов в кандидаты".А когда будет второе приближение(более конкретное-хотя пощупать конечно тоже не удасться..). ???Ну,чтобы на горизонте замаячило ну что-то вроде Цели,всех времен?Или же такие глупые вопросы будут оставаться без ответа еще лет пятнадцать,пока не будет новых инструментов?

[Foma]

Спасибо за ссылку, прочитала с интересом.Однако замечу, что авторы изучали уход климата в состояние "снежка", но не "духовки". Поэтому у них и вышло, что планета может быть обитаема и при эксцентриситете 0.9.

Авторы изучали не уход климата, а "обитаемость" - то есть смотрели, чтобы температура оставалась в диапазоне 0-100 С. Как показано на рис. 6-7, даже на больших эксцентриситетах возможны случаи когда большая часть планеты (или даже планета целиком) оставалась непрерывно обитаемой в смысле вышеприведенного критерия. Конечно при e>0.7 такое бывает только в очень узком диапазоне параметров и потому маловероятно (но все-таки возможно!). При е<0.5 никаких дополнительных проблем эксцентриситет орбиты не создает, какоеое обстоятельство и можно использовать для  критерия потенциально обитаемых планет.

[vika vorobyeva]

Ну с первым приближением понятно.Это конечно кропопотливое и нужное занятие,но это отбор "кандидатов в кандидаты".

Почему так пессимистично? Я думаю, уже Кеплер и уже в ближайшие полгода позволит получить нам первых твердых кандидатов, т.е. землеподобные планеты в обитаемой зоне.
Другое дело, что непосредственно в их обитаемости или необитаемости мы убедимся очень не скоро.

[vika vorobyeva]

Подытоживаю.
К потенциально обитаемым планетам мы отнесем планеты земного типа массой не более 5 масс Земли, чья орбита имеет большую полуось около эффективной земной орбиты и эксцентриситет не более 0.5. Родительская звезда - звезда главной последовательности от F8 до M4 (причем М-карлики должны дополнительно удовлетворять условию малой вспышечной активности) возрастом более 1 млрд. лет.
Я ничего не забыла?