Планеты-снежки назвали пригодными для жизни

Ученые из Университета Торонто (Канада) с помощью моделирования выяснили, что полностью покрытые льдами планеты — сегодня считающиеся непригодными для жизни — на самом деле должны иметь области стабильно сохраняющие положительные летние температуры. Для этого им нужна всего лишь атмосфера по плотности близкая к земной и умеренное количество жидкой воды. С текстом соответствующей статьи можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета. На данный момент считается, что для устойчивой обитаемости планета должна иметь работающий углеродный цикл. Так называют круговорот углерода в природе, когда углекислый газ атмосферы за счет химического взаимодействия с горными породами образует карбонаты. Последние из-за тектоники плит опускаются в мантию, откуда их со временем поднимают мантийные потоки. Благодаря чему, при извержениях вулканов, углекислый газ периодически прорывается обратно в атмосферу. Если любое звено этой цепи повреждено, то устойчивого и приемлемого для сложной жизни климата на планете возле желтого карлика не будет. Например, на Венере «поломался» механизм вывода диоксида углерода из атмосферы, и в итоге там слишком жарко. На Марсе — механизм обратного ввода этого же газа в атмосферу, и оттого там слишком холодно. Проблема такой схемы в том, что она действительно склонна к «поломкам», причем сама из таких «поломок» может и не выйти. Например, если на Земле сейчас установить температуру заметно ниже -100 градусов по Цельсию (в теории в ряде случаев это возможно), почти весь углекислый газ просто выпадет в виде снега, на чем углеродный цикл завершится. А поднять температуру снова не удастся, поскольку без этого ключевого парникового газа на планете так никогда снова и не потеплеет. Из-за этого многие экзопланеты, которые по расчетам лежат в зоне обитаемости на деле могут оказаться планетами-снежками. Они будут получать от светила столько же энергии, сколько и Земля, но сплошные льды отразят основную ее часть в космос, и планета останется безжизненной снежной пустыней. Авторы новой работы с помощью специализированной модели рассчитали, каким был бы эффект общего оледенения Земли (когда вся планета покрыта льдом) для долговременного климата. У них получилось, что, вопреки более ранним представлениям, на самом деле даже на однажды обледеневшей планете может произойти вскрытие сплошного ледового покрова в районе экватора. Этому может помочь целый ряд факторов. Например, теплые течения в океане способны локально перегреть ледниковый щит, даже если планета в целом остается довольно холодной. Высокие обрывистые горы в экваториальной области могут создать скалистые пятачки, где солнечные лучи активно поглощаются темными камнями, и поэтому ледовый покров не может там закрепиться. Более того, оказалось, что даже при весьма ограниченном вскрытии ледникового щита, в этом районе начнет работать настоящий углеродный цикл. На планете-снежке в месте локального прогрева сухой лед (твердый углекислый газ) будет подвергаться возгонке, и начнет реагировать со скальными породами. В итоге образуются карбонаты и при работающей тектонике плит они начнут то опускаться вниз, в мантию, то подниматься вверх, с мантийными восходящими потоками. Более того, моделирование показало, что летние температуры на экваторе планеты-снежка, по параметрам близкой к Земле, будут стабильно превышать 10 градусов по Цельсию. В итоге там станет возможной сезонная растительность. Интересно, что авторы предлагают надежные дистанционные индикаторы, которые позволят отличить такую планету-снежок от обычной землеподобной. В атмосферах «снежков» будет повышенное соотношение углекислого газа к водяному пару. Дело в том, что на «снежках» очень мала испаряемость воды, ведь моря и океаны покрыты льдом, испаряться воде неоткуда. Зато углекислому газу, напротив, «некуда деваться», ведь горные породы смогу связывать его только в экваториальных зонах, где могут существовать теплые оазисы. Поэтому в спектрах таких планет будет больше обычного следов диоксида углерода и меньше — водяного пара. Такой набор индикаторов вскоре позволит определить на практике — верны ли гипотезы авторов об обитаемости планет-снежков. Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб», который США планируют запустить в космос в 2020-х годах, будет достаточно чувствительным для анализа состава атмосфер близких экзопланет земного типа.