При поиски экзопланет астробиологов, в первую очередь, интересуют миры, которые могут поддерживать жизнь. Одной из важных характеристик является наличие жидкой воды, которая необходима для жизни на Земле. Поэтому ученые сосредоточились на поиске других Земель в области вокруг звезд, где может существовать жидкая вода, так называемой обитаемой зоне. И они нашли десятки кандидатов, и многие другие должны появиться по мере того, как обсерватории станут более мощными.
Однако астрономы не могут подробно изучить все эти планеты, потому что время наблюдений — драгоценный и ограниченный ресурс. В связи с этим возникает вопрос, как определить наиболее перспективные экзопланеты для дальнейшего изучения.
Ученые из Университета Джорджии в Атланте предложили способ упростить процессо отбора кандидатов, говоря, что имеет смысл ограничить поиск планетами, которые могут поддерживать оксигенный фотосинтез. Они подсчитали, что этот новый критерий резко уменьшает зону вокруг звезды, в которой могут существовать потенциально интересные планеты. Они смогли идентифицировать несколько кандидатов, где созрели условия для земного фотосинтеза, и утверждают, что именно здесь следует сосредоточить поиск жизни в других частях Вселенной.
Фотосинтез хранит звездный свет в виде химической энергии. На Земле это реакция, приводимая в действие солнцем, которая превращает углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Растения используют эту глюкозу для питания жизненных процессов.
Фотосинтез зависит не только от температуры, но и от интенсивности и спектра доступного света. Также требуется вода. Поэтому ученые моделируют условия на других планетах, чтобы увидеть, могут ли они поддерживать фотосинтез, принимая во внимание такие факторы, как расстояние от родительской звезды, спектры света, который она производит, и могут ли какие-либо атмосферные газы блокировать необходимый свет. Все это делает фотосинтетическую обитаемую зону намного уже, чем обычную обитаемую зону — только горстка планет соответствует критериям.
Это имеет важные последствия для планет, обнаруженных астрономами до сих пор. Красные карлики, к примеру, содержат множество экзопланет, обнаруженных в обитаемой зоне, почти наверняка потому, что планеты легче обнаружить вокруг этих звезд с помощью современных методов поиска. Однако планеты, которые вращаются близко к своим родительским звездам, с большей вероятностью будут заблокированы приливами и поэтому всегда будут направлены к своей звезде одной и той же стороной.
Так что большинство этих планет вокруг красных карликов можно отбросить как кандидатов для дальнейшего изучения, по крайней мере, по этому критерию. В частности, он исключает четыре планеты в обитаемой зоне вокруг ближайшей звезды Trappist 1. Они являются одними из самых близких к Земле и поэтому привлекли большое внимание.
Тем не менее, авторы научной работы выделяют пять планет, которые постоянно находятся в обитаемой зоне фотосинтеза. Это Kepler-452 b, Kepler-1638 b, Kepler-1544 b и Kepler-62 e и Kepler-62 f.
Кеплер 452 b, например, имеет радиус примерно на 50 процентов больше, чем у Земли, и вращается вокруг солнечной звезды каждые 385 дней. При отсутствии какого-либо парникового эффекта его поверхность должна иметь среднюю температуру -8 градусов по Цельсию. Таким образом, любой небольшой парниковый эффект позволил бы существование жидкой воды.