Моделирование показывает, что молнии могут зажечь жизнь не на всех планетах 

Фото из открытых источников

Жизнь, какой мы ее знаем, может потребовать молнии, поскольку это один из немногих источников энергии, доступных планете для создания сложных химических соединений. Теперь новое исследование показало, что молнии, хотя и не очень распространены, могут возникать на приливно-захваченных экзопланетах, таких как наш ближайший сосед Проксима b. Но своеобразная природа молний на приливно-захваченных планетах создает некоторые проблемы для их способности поддерживать жизнь.

Типичная молния может достигать температуры до 30 000 кельвинов. Этого более чем достаточно, чтобы разрушить обычные атмосферные газы и собрать их в новые соединения. На современной Земле молния расщепляет молекулярный азот и кислород и создает оксиды азота.

Однако на ранней Земле — до повышения уровня кислорода в атмосфере из-за фотосинтеза — молнии могли играть решающую роль в создании многих пребиотических соединений, представляющих собой молекулы, из которых состоят строительные блоки белков.

Мы не знаем, есть ли жизнь на экзопланетах. Нам еще предстоит найти близнеца Земли с правильной орбитой вокруг звезды, похожей на Солнце, но мы уже близки к этому. Возьмем Проксиму b, экзопланету, которая вращается вокруг ближайшей к Солнечной системе звезды. Проксима b примерно такого же размера, как Земля, и вращается вокруг своей звезды, Проксимы Центавра, как раз на таком расстоянии, чтобы потенциально поддерживать жидкую воду.

Но Проксима Центавра — это красная карликовая звезда, которая по яркости и размеру составляет лишь малую часть Солнца. У Проксимы b невероятно узкая орбита, а год длится всего 11 дней. Из-за своей близости к родительской звезде Проксима b почти наверняка приливно заблокирована, то есть она всегда повернута к звезде одной стороной, точно так же, как Луна всегда повернута к Земле только одной стороной.

Из-за своего вращения наша планета имеет богатую погодную систему. Эта погодная система делает грозы очень частыми, примерно 100 ударов молний происходят где-то на земном шаре каждую секунду. Но может ли планета, находящаяся в приливном захвате, создавать грозы?

Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей под руководством Дениса Сергеева из Университета Бристоля в Великобритании создала атмосферные симуляции фиктивной планеты с приливным захватом, используя те же виды симуляций, которые климатологи используют для изучения погоды Земли. Ученые представили свою статью для публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Исследователи обнаружили, что на планете, находящейся под действием приливных сил, могут происходить сильные грозы, но эти грозы сильно отличаются от земных.

Эти планеты вокруг небольших звезд принимали значительно меньше ударов молний — всего несколько ударов в секунду, как показало моделирование. И это было для планет с гораздо более тонкой атмосферой, чем атмосфера Земли — примерно четверть атмосферного давления нашей планеты. Более высокие атмосферы подавляли образование конвекционных ячеек, которые могли бы управлять образованием облаков и создавать необходимое трение для образования молний. Атмосферы с давлением в 10 раз больше, чем земное, могли производить только один удар молнии каждые несколько минут.

В отличие от Земли, все тепло от звезды изливается на одну сторону приливно-замкнутой планеты. Затем это тепло течет через мощные струйные потоки, которые мчатся от постоянной дневной стороны к ночной.

Это привело к сильной погоде в основном на дневной стороне, где удары молний были сосредоточены в круговой области, обнаружили исследователи. Однако в некоторых случаях удары молний происходили в основном на ночной стороне, сразу за линией терминатора день-ночь. Только там было достаточно атмосферной активности, чтобы создать условия, необходимые для молнии.

Но это не значит, что эта молния обязательно может гарантированно помочь зарождению жизни. Во-первых, удары молний там случаются гораздо реже, чем на Земле, и, таким образом, их может быть недостаточно для создания достаточного количества пребиотических соединений. Другая проблема заключается в том, что удары неравномерно распределены по всему земному шару. Они, как правило, концентрируются на дневной стороне, которая может быть слишком горячей для поддержания жизни.

Тем не менее, история жизни на экзопланетах, даже приливно заблокированных, не закончена. И природа раз за разом показывает, что жизнь... находит выход.