Планета теряет воздух, но потом воскресает: космос показал новый цикл жизни

Когда кажется, что планета окончательно лишилась воздуха, космос находит способ вернуть дыхание. В холодной тьме орбит вокруг красных карликов атмосфера не исчезает навсегда — она впадает в спячку, чтобы ожить после редкого, но мощного удара.

Хрупкий баланс обитаемости у красных карликов

Большинство каменистых экзопланет, где астрономы ищут признаки жизни, обращаются вокруг звёзд спектрального класса М, или красных карликов. Эти звёзды маломассивны и тусклы, поэтому их "жилая зона" — область, где возможна жидкая вода, — находится слишком близко к светилу. Именно это делает такие миры уязвимыми.

Красные карлики выбрасывают вспышки в сотни раз мощнее солнечных. Потоки заряженных частиц выжигают верхние слои атмосферы и уносят её в космос. Исследования Центра космических полётов имени Годдарда NASA показывают, что даже один экстремальный выброс способен лишить планету большей части газа за несколько миллионов лет.

Почему астрономы всё же не списывают эти миры со счетов? Потому что условия нестабильности могут породить циклические процессы, в которых атмосфера не исчезает, а периодически возрождается.

Приливное захватывание и замороженный воздух

Приливное взаимодействие между планетой и звездой приводит к тому, что одна её сторона навсегда обращена к светилу. На дневной полушарии температура поднимается до сотен градусов, а ночная превращается в вечную мерзлоту. Лёд из углекислоты, воды и метана оседает на затемнённой поверхности, создавая запас летучих веществ.

Как метеориты влияют на атмосферу? При столкновении даже небольшой объект диаметром около 10 километров высвобождает энергию, достаточную, чтобы часть замёрзших газов испарилась и поднялась в атмосферу. Это не единичный акт, а механизм, поддерживающий баланс между потерей и восстановлением.

"Даже редкие удары могут оживлять атмосферу каменистой планеты", — говорится в публикации Наука Mail со ссылкой на расчёты программы JWST DDT Rocky Worlds.

Такой эффект напоминает дыхание через века: планета теряет атмосферу, затем вновь получает её из собственных недр и запасов на ночной стороне.

Циклы и временная устойчивость

Моделирование, проведённое в рамках проекта Rocky Worlds, охватило три системы: LTT 1445 Ab, LTT 1445 Ac и GJ 3929 b. Для них расчёты показали, что атмосфера может существовать от 1 до 45% времени, в зависимости от частоты метеоритных ударов и энергетики вспышек звезды. Планета LTT 1445 Ab удерживает атмосферу дольше — более половины жизненного цикла.

Сравнение с ранней Землёй показывает, что и наша атмосфера переживала периоды разрушения и восстановления — во времена тяжёлой бомбардировки около 4 миллиардов лет назад удары астероидов приносили воду и летучие элементы.

Что это значит для поиска жизни? Возможность периодического восстановления атмосферы повышает шансы на устойчивость биосферы. Даже если вспышки временно разрушают оболочку, метеоритные столкновения возвращают базовые условия для химической активности.

Ошибки интерпретации и альтернативы

Распространённое заблуждение — считать атмосферу стабильным и постоянным параметром. Новые данные указывают, что на планетах у красных карликов она может быть эпизодической, существовать циклами и даже полностью исчезать, чтобы потом возродиться.

А что если вспышки слишком часты? Тогда цикл восстановления не успевает завершиться: планета остаётся холодной пустыней. Но если звезда активна умеренно, редкие удары становятся спасением.

Альтернативный механизм сохранения атмосферы — вулканическая активность. Однако расчёты показывают, что метеоритные события обеспечивают более резкий и энергоёмкий выброс газов, особенно при наличии замороженных отложений на теневой стороне.

Как JWST помогает увидеть дыхание чужих миров

Космический телескоп James Webb (JWST) способен фиксировать состав атмосфер через инфракрасные спектры. Программа DDT Rocky Worlds использует этот инструмент, чтобы искать признаки временных атмосфер — например, появление углекислого газа или водяного пара после метеоритных событий.

Можно ли засечь момент "воскресения" атмосферы? Теоретически да. Временные изменения спектра могут указывать на недавно произошедший удар, после которого ледяные осадки испарились. Но для этого необходимы наблюдения на протяжении десятилетий.

Список факторов, определяющих устойчивость атмосферы:

• частота и энергия вспышек звезды;

• плотность и состав поверхности планеты;

• наличие ледяных запасов на ночной стороне;

• частота метеоритных столкновений;

• скорость восстановления газового слоя после разрушения.

Комбинация этих параметров создаёт динамическое равновесие — редкий пример планетной устойчивости без постоянного источника энергии.

Новый взгляд на "необитаемость"

Исследование изменяет представление о потенциальной жизни у красных карликов. Если раньше считалось, что вспышки делают такие миры безнадёжными, теперь ясно: даже в экстремальных условиях возможна циклическая обитаемость.

Почему это важно? Потому что в нашей галактике более 70% звёзд — красные карлики. Если хотя бы часть их планет способна удерживать атмосферу хоть на долю времени, количество потенциальных "дыханий жизни" становится огромным.

В этом контексте Земля выглядит не исключением, а одной из многих планет, прошедших через периоды потери и возрождения воздуха. Атмосфера — не данность, а процесс.