Планета, которая находится примерно в 1200 световых годах от Земли в направлении созвездия Лиры, примерно на 40 процентов больше Земли. При таком размере Kepler-62f находится в пределах диапазона планет, которые могут быть скалистыми и, возможно, иметь океаны, сказал Аомава Шилдс, ведущий автор исследования и постдокторант по астрономии и астрофизике Национального научного фонда из отдела физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. .Миссия НАСА «Кеплер» в 2013 году обнаружила планетную систему, которая включает в себя Kepler-62f, и определила Kepler-62f как самую дальнюю из пяти планет, вращающихся вокруг звезды, которая меньше и холоднее Солнца. Но миссия не предоставила информации о составе или атмосфере Kepler-62f или форме его орбиты.
Шилдс сотрудничала в исследовании с астрономами Рори Барнсом, Эриком Аголом, Бенджамином Чарнеем, Сесилией Битц и Викторией Медоуз из Вашингтонского университета, где Шилдс получила докторскую степень. Чтобы определить, может ли планета поддерживать жизнь, команда разработала возможные сценарии того, какой может быть ее атмосфера и какова может быть форма ее орбиты.
«Мы обнаружили, что существует несколько атмосферных составов, которые позволяют ей быть достаточно теплой, чтобы иметь жидкую воду на поверхности», — сказал Шилдс, научный сотрудник постдокторской программы Университета Калифорнии. «Это делает его сильным кандидатом на место обитаемой планеты».На Земле углекислый газ составляет 0,04 процента атмосферы. Поскольку Kepler-62f находится намного дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, ему потребуется значительно больше углекислого газа, чтобы он был достаточно теплым, чтобы поддерживать жидкую воду на своей поверхности и не допускать замерзания.
Команда провела компьютерное моделирование на основе Kepler-62f, имеющего:Атмосфера, толщина которой варьируется от такой же, как у Земли, до 12 раз толще нашей планеты.Различные концентрации углекислого газа в его атмосфере, от того же количества, что и в атмосфере Земли, до 2500-кратного уровня.Несколько различных возможных конфигураций его орбитального пути.
Они нашли много сценариев, которые позволяют ему стать обитаемым, предполагая различное количество углекислого газа в его атмосфере.Шилдс сказал, что для того, чтобы планета была постоянно обитаемой в течение всего года, ей потребуется атмосфера, которая в три-пять раз толще Земли и полностью состоит из углекислого газа. (Это было бы аналогично замене каждой молекулы в атмосфере Земли на углекислый газ, что означает, что планета будет иметь в 2500 раз больше углекислого газа в ее атмосфере.) Такая высокая концентрация углекислого газа была бы возможна для планеты, потому что, учитывая данные насколько далеко он находится от своей звезды, газ может накапливаться в атмосфере планеты по мере того, как температура становится более низкой, чтобы планета оставалась теплой.«Но если у него нет механизма для генерации большого количества углекислого газа в его атмосфере, чтобы поддерживать высокую температуру, и все, что у него было, это количество углекислого газа, подобное земному, определенные орбитальные конфигурации могут позволить поверхностным температурам Kepler-62f временно снизиться. получить выше нуля в течение части его года ", сказала она. «И это может помочь растопить ледяные щиты, образовавшиеся в другое время на орбите планеты».Исследование опубликовано в Интернете в журнале Astrobiology и будет в следующем печатном издании.
Ученые выполнили свои расчеты формы возможного орбитального пути планеты, используя существующую компьютерную модель под названием HNBody, и они использовали существующие глобальные климатические модели (Модель климатической системы сообщества и универсальная модель Лаборатории метеорологии Dynamique) для моделирования свой климат. Это был первый раз, когда астрономы объединили результаты этих двух разных типов моделей для изучения экзопланеты, термин, обозначающий планету за пределами нашей солнечной системы.Шилдс сказал, что тот же метод может быть применен, чтобы понять, могут ли экзопланеты, расположенные намного ближе к Земле, быть обитаемыми, если планеты, вероятно, будут каменистыми, сказал Шилдс. (Газовые планеты имеют очень разный состав.)«Это поможет нам понять, насколько вероятно, что определенные планеты будут пригодны для жизни по широкому спектру факторов, для которых у нас еще нет данных с телескопов», — сказала она. «И это позволит нам составить список приоритетных целей, за которыми мы будем более внимательно следить с помощью телескопов следующего поколения, которые смогут искать атмосферные отпечатки жизни в другом мире».
Ученые не знают, могла ли жизнь существовать на экзопланете, но Шилдс с оптимизмом смотрит на то, чтобы найти жизнь во Вселенной.Было подтверждено более 2300 экзопланет, и несколько тысяч других считаются кандидатами в планеты, но известно, что только пара десятков находится в «обитаемой зоне» — это означает, что они вращаются вокруг своей звезды на таком расстоянии, которое могло бы позволить им быть — достаточно теплые, чтобы на их поверхности была жидкая вода, — сказал Шилдс.Шилдс получил степень магистра актерского мастерства в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и работал актером. В январе 2015 года она основала Rising Stargirls, программу, которая обучает цветных девочек среднего школьного возраста астрономии и астробиологии с использованием театра, письма и изобразительного искусства.
Учителя могут запросить бесплатную копию руководства для обсуждения и учебного пособия Rising Stargirls на веб-сайте программы.Космический телескоп Кеплер — первая миссия НАСА, способная обнаруживать планеты размером с Землю вокруг звезд, таких как наше Солнце.