|
Соленость океана влияет на климат Земли, а на экзопланетах
|
|
|
|
Существует связь между соленостью океана на Земле и ее климатом. Соленость может оказать существенное влияние на климат любой планеты земного типа, вращающейся вокруг звезды, подобной Солнцу. Но как насчет экзопланет, вращающихся вокруг М-карликов?
|
|
|
|
У каждой планеты есть измеримое альбедо - процент звездного света, который она отражает обратно в космос. Оно измеряется по шкале от 0, которая соответствует черному объекту, не отражающему свет, до 1,00, который отражает весь свет. Поскольку более высокое альбедо отражает больше звездного света, это оказывает охлаждающий эффект на климат объекта.
|
|
|
|
В нашей солнечной системе у спутника Сатурна Энцелада самое высокое альбедо. Энцелад покрыт ярким, отражающим свет льдом, который отражает большую часть солнечного света, попадающего на него. (Обратите внимание, что существуют различные измерения альбедо, и они могут сильно отличаться, что приводит к некоторой путанице.)
|
|
|
|
У Меркурия самое низкое альбедо, потому что он покрыт в основном темными породами. (У таких объектов, как кометы, альбедо может быть еще ниже).
|
|
|
|
Альбедо Земли составляет около 0,3, что в значительной степени обусловлено облачностью атмосферы нашей планеты. Льды в Антарктиде, Гренландии и сезонные паковые льды в Арктике также вносят свой вклад. Альбедо Земли меняется в зависимости от времени года, поскольку лед расширяется и тает. Короче говоря, альбедо Земли помогает регулировать климат планеты.
|
|
|
Уровень солености океана влияет на образование морского льда и, в свою очередь, на альбедо Земли. Чем больше в нем соли, тем сильнее падает температура замерзания, что затрудняет образование льда. Более высокая соленость означает меньшее количество льда, а это значит, что альбедо ниже и меньше солнечного света отражается обратно в космос.
|
|
|
|
Но как соленость океана повлияет на экзопланеты, которые вращаются вокруг звезд, отличных от нашего Солнца? Вот вопрос, стоящий за новым исследованием, опубликованным на сервере препринтов arXiv под названием "Климатические последствия солености океана для карликовых экзопланет класса M". Ведущим автором является Кайл Батра из департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Университета Пердью. Батра также является членом команды NASA Network for Ocean Worlds, занимающейся экзоокеанографией.
|
|
|
|
M-карлики также называют красными карликами, и их свет отличается от солнечного. Было проведено множество исследований солености океана и ее общего влияния на климат Земли. По словам авторов, исследований, касающихся экзопланет с красными карликами, недостаточно. "Однако то, как состав океана влияет на климат в различных условиях, например, вокруг звезд разных типов или в разных положениях в пределах обитаемой зоны, не было исследовано", - пишут авторы.
|
|
|
|
M-карликовые экзопланеты особенно важны, когда речь заходит об изучении экзопланет и их потенциальной обитаемости. M-карликовые звезды - это звезды с малой массой, которые обладают чрезвычайно длительной и стабильной продолжительностью жизни. Это преимущество для потенциальной обитаемости. M-карлики также являются наиболее многочисленным типом звезд, поэтому логика подсказывает, что у них больше всего скалистых планет, а наблюдения показывают, что у них меньше газовых гигантов.
|
|
|
|
Исследователи работали с несколькими ключевыми переменными в своих моделях, в том числе с тем, как меняется звездообразование в течение жизни звезды.
|
|
|
|
Исследователи использовали модель общей циркуляции океана и атмосферы (GCM), чтобы исследовать, как M-карлики и звезды типа G, подобные нашему солнцу, реагируют на соленость океана. Результаты показывают, что звезды, подобные нашему солнцу, более резко реагируют на изменения солености океана. "Мы обнаружили, что увеличение солености океана с 20 до 100 г/кг в нашей модели приводит к нелинейному уменьшению ледяного покрова и потеплению на планетах G-star, иногда вызывая резкие переходы к различным климатическим состояниям", - пишут они.
|
|
|
|
Как и на реальной Земле, моделирование звезд G-типа показало, что морской лед был ограничен высокими широтами и что его покрытие уменьшалось по мере повышения солености. Уровень покрытия снизился с 19,5% при 35 граммах соли на килограмм до 3,5% при 100 граммах на килограмм. Это резкий переход.
|
|
|
|
На M-карликах переход был менее резким. "И наоборот, морской лед на М-карликовых планетах реагирует на повышение солености более постепенно и линейно", - пишут они.
|
|
|
|
Исследователи также определили, как соленость и ледяной покров влияют на температуру поверхности. На Земле средняя температура поверхности повысилась с 8°C до 14°C, а соленость увеличилась с 35 до 100 г/кг. На М-карликовых планетах не наблюдалось подобного повышения температуры поверхности.
|
|
|
|
"Более того, уменьшение количества морского льда на М-карликовых планетах не сопровождается значительным потеплением поверхности, как на планетах G-звезд", - объясняют они.
|
|
|
|
Планеты, находящиеся в пригодных для жизни зонах вокруг M-карликов, имеют еще одну общую характеристику. Поскольку пригодная для жизни зона вокруг M-карликов расположена намного ближе к звезде, чем вокруг солнцеподобных звезд, многие планеты, как ожидается, будут находиться в зоне приливов. Это влияет на все аспекты их климата.
|
|
|
|
"В этом сценарии морской лед еще меньше связан с альбедо планеты, чем в нашем моделировании с вращением, подобным вращению Земли, потому что лед на ночной стороне не взаимодействовал бы с поступающим излучением", - объясняют авторы.
|
|
|
|
В сценарии, связанном с приливами, смешение океана и атмосферы имеет более динамичные переменные. "Таким образом, при различных режимах вращения и циркуляции чувствительность климата к солености может отличаться", - объясняют исследователи. Они оставляют изучение этих сценариев на будущее.
|
|
|
|
Эти результаты очень интересны, но, к сожалению, в ближайшее время не представится возможности проверить их с помощью наблюдений, поскольку мы не можем дистанционно определить соленость океана. На самом деле, мы даже не уверены, что на экзопланетах, которые кажутся экзопланетами с океанами, на самом деле есть океаны. Но, по крайней мере, эта работа показывает, какое влияние может оказать соленость океана на многочисленные скалистые планеты, вращающиеся вокруг М-карликов галактики.
|
|
|
|
"Это обнадеживающий результат, который говорит о том, что неопределенность в отношении солености внешнего океана в меньшей степени влияет на понимание климата и обитаемости планет-карликов M-типа по сравнению с планетами звезд G", - заключают они.
|
|
|
|
Источник
|
