Двое учёных из Университета Ридинга (Великобритания) и Научно-исследовательского центра Эймса (США) провели несложные вычисления, доказывающие, что размеры обитаемой зоны у красных карликов недооценивались.
Обитаемой зоной называют область пространства вокруг светила, в которой планеты могут поддерживать воду в жидком состоянии на поверхности. Устанавливая границы этой области для разных типов звёзд, астрофизики выделяют потенциально обитаемые экзопланеты. Поскольку красные карлики считаются самым распространённым типом звёзд главной последовательности, в их случае точная оценка размеров обитаемой зоны особенно важна.
Схема расчёта, предложенная авторами, выделяется лишь тем, что в ней вводится поправка на зависимость альбедо (величины, характеризующей отражательную способность) водного льда и снега от длины волны. В некоторых глобальных климатических моделях эта особенность снежной и ледовой поверхности, отметим, также учитывается, для чего коротковолновое излучение делят на два поддиапазона, граница между которыми проходит на 0,7–0,9 мкм. Однако в области длин волн λ < 1 мкм, в которую попадает бóльшая часть энергии солнечного излучения, зависимость выражена слабо, и её влияние на земной климат оказывается незначительным.
Красные карлики заметно уступают Солнцу по эффективной температуре, вследствие чего доля энергии излучения, приходящейся на λ > 1 мкм, возрастает. Так как альбедо снега и льда на длинах волн, превышающих один микрометр, снижаются по сравнению с альбедо в видимом диапазоне, лёд и снег на экзопланете, которая обращается вокруг красного карлика, будут поглощать падающее излучение более эффективно, чем они же на планете Солнечной системы. Это естественным образом приводит к уменьшению среднего — «широкополосного» — альбедо снежной и ледовой поверхностей: на рисунке ниже видно, что альбедо свежего снега и льда на орбите Солнца составляет 0,8 и 0,5, на орбите модельного красного карлика — 0,6 и 0,3, а на планете, движущейся вокруг хорошо изученных красных карликов Gliese 436 (GJ 1214) — всего 0,37 (0,35) и 0,15 (0,12).
Столь серьёзное ухудшение отражательной способности обязательно скажется на климате — к примеру, на механизме положительной обратной связи между потеплением и таянием снега и льда. На Земле уменьшение площади поверхности, покрытой снегом и льдом, вызывает заметное снижение альбедо и ведёт к дальнейшему потеплению, а эффект, обратный этому, способствует быстрому оледенению в известной гипотезе «Земля-снежок». Если альбедо снега и льда изначально было невысоким, обратная связь будет менее сильной, и вероятность полного оледенения планеты, на которую падает излучение красного карлика, уменьшится.
Разумеется, более выраженное поглощение излучения также расширяет обитаемую зону, отодвигая её внешнюю границу от звезды. По мнению авторов, определённую ранее дистанцию между краем обитаемой зоны и красным карликом необходимо увеличить сразу на 10–30 процентов.
Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Astrobiology; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Источник: