Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Уже само расположение Кеплер-186 f ставит ряд интересных вопросов. Первый и неизбежный — о границах зоны умеренных температур в окрестностях красных карликов. Находясь рядом со звездой, планеты в этой области с потенциально благоприятными условиями движутся по куда более коротким орбитам, чем орбита Земли. Процесс формирования в таком месте должен был протекать быстро. На таких орбитах за то время, которое требуется Земле, чтобы облететь Солнце, планетезимали могли совершать три полных оборота. Значит, и сталкиваться они должны были чаще. Большая частота столкновений должна способствовать более быстрому накоплению вещества. На первый взгляд, это дает нам повод для оптимизма: высокая скорость формирования планет означает, что было больше времени на формирование пригодной для жизни среды в условиях зоны умеренных температур. Но за все нужно платить. В самом начале своего существования красный карлик — это настоящее раскаленное чудовище. До начала термоядерной реакции красный протокарлик отличается удивительно высоким уровнем светимости. В отличие от более крупных солнцеподобных звезд, в процессе формирования он может излучать в 100 раз больше света, чем в своем обычном состоянии после начала превращения водорода в гелий. Если планета формируется во время этой ранней фазы, вся вода на ее поверхности может испариться до момента остывания звезды. Даже если сейчас температура на поверхности Кеплер-186 f и допускает наличие воды в жидкой форме, самой воды там уже может просто не быть.

Еще одна проблема, которая связана с близостью к звезде, — скорость планетезималей и эмбрионов планет. Эти каменистые тела быстро двигались по сходящимся орбитам. На последнем этапе процесса планетообразования все могло закончиться серией столкновений на высоких скоростях, способных лишить молодой мир и атмосферы, и воды.

Второй вопрос обусловлен тем фактом, что, судя по всему, других планет после Кеплер-186 f в этой системе нет. Разумеется, Земля находится в совершенно других условиях. За ее орбитой располагаются Марс и область газовых гигантов. Особенно большую роль в эволюции нашей планеты сыграл Юпитер, который благодаря своей мощной гравитации, как считается, обеспечил попадание во внутреннюю область Солнечной системы богатых льдом планетезималей, давших воду для наших океанов. Следует оговориться, что такой гравитационный пинбол с участием газовых гигантов может иметь печальные последствия для молодой планеты. Однако отсутствие воды в любом случае исключает возможность зарождения жизни земного типа. Значит ли это, что отсутствие такого рассеивателя планетезималей делает Кеплер-186 f безводным миром?

В этом смысле положение Кеплер-186 f кажется весьма незавидным. Впрочем, если взглянуть на устройство планетной системы, можно прийти к другому, более обнадеживающему выводу. Ее составляют пять миров, находящихся в непосредственной близости от звезды. Чтобы они могли сформироваться на своих текущих орбитах, первичный протопланетный диск должен был содержать объем вещества, превышающий массу Земли в 10 раз. Причем большая его часть должна была быть сосредоточена на расстоянии не более 0,4 а.е. от звезды. Как показывают наблюдения, в дисках вокруг молодых звезд такое распределение вещества встречается весьма редко. Более вероятным представляется сценарий, в котором планеты сформировались на большем расстоянии от звезды Кеплер-186, а затем мигрировали во внутреннюю часть системы. В этом случае отпадают обе проблемы: при формировании в более холодных внешних областях диска планеты могли обрасти льдом, что позже позволило им превратиться в богатые водой миры. По завершении бурной фазы протозвезды планеты могли мигрировать к центру системы в результате взаимодействия с газом. И вот тут-то крайнее положение Кеплер-186 f могло быть ей только на руку, так ей было проще не попасть в приливный захват. При обычном вращении поверхность планеты нагревается равномерно, поэтому на ней вполне могла сохраниться вода.

И все же… Миграция не дает ответов на все вопросы. Кеплер-186 f все равно находится слишком близко к звезде — на ней должны в полной мере ощущаться все «прелести» космической погоды, тон в которой задает звездный ветер. Без мощного магнитного поля планета легко могла лишиться своей атмосферы, а возможность формирования магнитного поля планеты определяется ее геологическим строением. Однако даже если размер Кеплер-186 f свидетельствует в пользу того, что это каменистая планета, узнать, какие именно горные породы ее образуют, не представляется возможным.