Приливные силы и эволюция орбит планет обитаемой зоны
Как приливные силы влияют на эволюцию орбит планет, особенно находящихся в обитаемой зоне? Недавно представленное исследование направлено на то, чтобы ответить на этот вопрос, поскольку международная группа исследователей исследовала, как приливные силы, намного более сильные, чем на Земле, могут влиять на орбиты планет обитаемой зоны с сильно эксцентричными траекториями вокруг звезд малой массы. Их работа могла бы помочь ученым лучше понять, как формируются и эволюционируют экзопланеты и где может быть возможна жизнь за пределами Земли.
Исследователи использовали серию компьютерных моделей для моделирования приливных сил на Земле и трех экзопланетах: Проксиме Центавра b, GJ 3323b и TRAPPIST-1e, которые расположены примерно в 4,24, 17,5 и 40 световых годах от Земли соответственно. Как отмечается, исследователи проанализировали данные о планетах, вращающихся вокруг звезд с малой массой, и выяснили, что масса каждой планеты по сравнению с нашим солнцем составляет 0,12, 0,17 и 0,08 соответственно.
Кроме того, наблюдаемые эксцентриситеты планет составляют приблизительно 0,35, 0,23 и 0,0051. Для сравнения, наблюдаемый эксцентриситет Земли равен 0,0167. Одним из наиболее важных аспектов этих планет является то, что каждая из их больших полуосей (расстояние от своей звезды) намного меньше Земли - на 0,0485, 0,0328 и 0,0282 астрономических единиц (AU) соответственно. Например, Земля находится на расстоянии 1 а.е. от нашего Солнца.
В конце концов, модели показали, что энергия приливных сил, воздействующая на планеты с эксцентричными орбитами, может привести к тому, что их орбиты будут изменяться на 1-2 порядка больше, чем у Земли. Наряду с изменением орбиты, возросшие приливные силы могут также влиять на географию поверхности планеты.
В своих выводах исследование отмечает: "При таких условиях вполне вероятно, что все континенты, расположенные выше уровня моря, будут легко размыты океанскими приливами, и не останется ни одного континента, который был бы больше похож на водную планету, если бы на планете все еще были океаны. Эти приливы могут существенно повлиять на эволюцию орбиты, климат, пригодность для жизни и особенности наблюдений.
"Сильные океанские приливы могут вызвать значительное рассеивание приливной энергии, а также усилить перемешивание в глубинах океана, опрокидывающую циркуляцию океана и, таким образом, перенос океанского тепла от экватора к полюсу. Для асинхронно вращающихся планет с небольшим эксцентриситетом океанские приливы были бы намного слабее, но все же ощутимы и сравнимы с земными".
Причина, по которой приливные силы были изучены для экзопланет, заключается в том, что первые являются обычным явлением во всей нашей Солнечной системе, особенно между Землей и ее Луной. Хотя Земля примерно в 81 раз массивнее Луны, последняя достаточно велика и вращается на достаточно близкой орбите, чтобы оказывать свое гравитационное воздействие на Луну. Это приводит к ежедневному накоплению воды на противоположных сторонах Земли, что используется в основном в лодочной и рыбной промышленности для определения наиболее подходящего времени для спуска на воду и восстановления судов.
За пределами Земли наблюдаются приливные силы между Юпитером и двумя его галилеевыми спутниками, Ио и Европой. Поскольку гораздо меньший по размеру Ио вращается вокруг гораздо более массивного Юпитера, эксцентричная орбита Первого приводит к тому, что он то приближается, то удаляется от Юпитера, в результате чего гравитационное притяжение Юпитера становится больше или слабее соответственно. На протяжении миллионов лет это постоянное изгибание и сжатие Ио приводит к фрикционному нагреву его внутренней части, в результате чего Ио становится самым вулканически активным планетарным телом в Солнечной системе.
