Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[sharp]

Климат приливно захваченной планеты получается весьма благоприятным для жизни (при инсоляции близкой к инсоляции земли) и в целом похожим на земные условия (с тем исключением, что в этом случае естественно отсутствует сезонность).

Слабо верится в такие модели. Представьте себе, солнечным летним днем вы вдруг берете и останавливаете вращение Земли. Без возможности остывать ночью, поверхность и атмосфера прогреются до крайне высоких температур. Тропики и экваториальная зона могут и 100 градусов превысить легко...
Скорее можно допустить, что адекватная температура устанавливается при инсоляции около 40-50% от земной.

Причём устойчивость климата в этом случае намного выше, чем на планетах с быстрым вращением вокруг оси

Однако именно нестабильность является движком эволюции. Так что этот плюс сомнителен.
Возможно, именно колебаниям климата и стохастическим процессам в атмосфере мы и обязаны своим появлением.

[Крупин]

Красный карлик светит очень слабо. Значит (гипотетически) обитаемая планета должна обращаться весьма близко к звезде и вследствие приливного трения обратиться к ней одной стороной. Другая сторона будет вечно в тени и страшно холодной. Вода будет испаряться на дневной стороне и оседать в виде льда на ночной, пока дневная сторона не превратится в Сахару.

[Рок]

С учётом даже того, что мы о них знаем (нестабильная активность, приливный захват в обитаемой зоне) - далеко не самый благоприятный дом.

Это может быть как раз плюс, а не минус.
Приливной захват уж точно не помеха. В этой же теме обсуждалось.

[Рок]

Другая сторона будет вечно в тени и страшно холодной. Вода будет испаряться на дневной стороне и оседать в виде льда на ночной, пока дневная сторона не превратится в Сахару.

Нет. Разбиралось в этой теме. При достаточно плотной атмосфере и мощном океане не будет не ледяной пустыни ни сахары. Будет довольно ровный климат.
Правда, на темном полушарии жизни все равно не будет, так как нет солнечного света (ну разве что в черных курилщиках какие-то хемосинтетики), но за то на освещенной стороне все будет окей.

[Рок]

Однако именно нестабильность является движком эволюции. Так что этот плюс сомнителен.
Возможно, именно колебаниям климата и стохастическим процессам в атмосфере мы и обязаны своим появлением.

Вулканы, импакты, тектонику никто не отменял, так что факторов нестабильности будет вполне достаточно для движка эволюции.
Эволюционировала же жизнь на Земле в океанах, где условия достаточно стабильные (по сравнению с сушей).

[AlexAV]

Климат приливно захваченной планеты получается весьма благоприятным для жизни (при инсоляции близкой к инсоляции земли) и в целом похожим на земные условия (с тем исключением, что в этом случае естественно отсутствует сезонность).

Климатическую модель приливно-захваченной планеты можно найти здесь: https://arxiv.org/pdf/1001.5117.pdf
А вопрос захвата воды на тёмной стороне здесь: https://arxiv.org/pdf/1411.0540.pdf

Общий вывод - если планета имеет достаточно большое количество воды и тектоническую активность (что для суперземли несколько большей нашей планеты вряд ли представляется чем-то редким, скорее будет типично для большинства таких планет в зоне жизни), то проблема захвата воды на тёмной стороне не будет существенной и её количество на светлой стороне оказывается достаточно.

Климатические условия при этом на светлой стороне достаточно благоприятные с температурой ~+30 в подсолнечной точке и закономерно уменьшающейся при движение к терминатору. Количество осадков также закономерно меняется от более 62 мм/сутки в подсолнечной точке, то менее 0.1 мм/сутки на терминаторе. Сочетание изменения температуры, испаряемости и осадков формирует своеобразную кольцевую зональность. Для высших форм жизни, включая сухопутных, такой климат выглядит более чем приемлемым.

P.S. Вообще миф о неких непреодолимых проблемах для жизни, которые создаёт приливный захват планеты циркулирует в интернете и популярных изданиях с удивительной стойкостью. Повторяются уже скорее опровергнутые утверждения о том что вся вода вымерзнет на тёмной стороне, что на светлой стороне будет неприемлемо высокая температура, а то и полный бред о том, что на тёмной стороне вымерзнет ещё и атмосфера. При этом результаты современных исследований в действительности не дают никаких оснований считать, что климат приливно-захваченной планеты будет сколько-нибудь мнее пригодным для сложной жизни по сравнению с климатом Земли.

[AlexAV]

Вода будет испаряться на дневной стороне и оседать в виде льда на ночной, пока дневная сторона не превратится в Сахару.

Если планета тектонически активна и количество воды на ней достаточно велико (соизмеримо с Земным)  - не превратится. Ссылку на исследование дал выше.

Тропики и экваториальная зона могут и 100 градусов превысить легко...
Скорее можно допустить, что адекватная температура устанавливается при инсоляции около 40-50% от земной.

Ничего подобного. Для планеты земного размера с земной атмосферой в подсолнечной точке будут вечные +30 градусов, вечные низкие тучи и столь же вечный тропический ливень. По мере удаления от подсолнечной точки температура будет закономерно уменьшаться (как и количество осадков). При приливном захвате циркуляция в атмосфере сильно отличается от земной и это надо учитывать, такие простые экстраполяции здесь не работают. А аккуратные гидродинамические модели же дают вывод о вполне благоприятном климате на таких планетах.

[sharp]

Вулканы, импакты, тектонику никто не отменял, так что факторов нестабильности будет вполне достаточно для движка эволюции.
Эволюционировала же жизнь на Земле в океанах, где условия достаточно стабильные (по сравнению с сушей).

Тектоника на приливно захваченной планете будет слабая.

[AlexAV]

Тектоника на приливно захваченной планете будет слабая.

Ио - приливно захваченный спутник. И с тектоникой там очень даже хорошо.

Если в системе красного карлика будет несколько планет, то в следствие приливного разогрева с тектоникой там может быть не просто хорошо, а даже чрезмерно хорошо. Здесь скорее стоит опасаться того, что её проявлений будет слишком много, а не того, что она будет отсутствовать.

[Rattus]

Вспышки - это ерунда, т.е. моделирование опять же даёт, что их влияние на климат и погоду ничтожны.

На погоду - ничуть не спорю, а вот конкретно на тех, кто рискнул вылезти из воды...

Нет на сегодняшний день никаких оснований суперземли у красных карликов считать менее пригодными для сложной жизни по сравнению с Землёй.

Для сложной (эукариотической и даже эуметазойной) - если таки есть условия для свободных жидких морей и накопления кислорода в атмосфере - тоже не спорю. А вот для сухопутной - уже как-то сомнительно. Ну разве что в виде редких мелких радиостойких экстремофилов.

[alena_korf]

На погоду - ничуть не спорю, а вот конкретно на тех, кто рискнул вылезти из воды...

и каким же образом?

А вот для сухопутной - уже как-то сомнительно.

жизнь приспособится к тем условиям какие есть, было б время на  эволюцию.  у КК оно есть. утверждения про негативное влияние радиации есть большое преувеличение. допускаю, что земным организмам поплохеет если их туда перенести. но у местных-то какие проблемы?  они эволюционно заточены под такие условия.

хотя собственно, откуда там высокая радиация? магнитное поле должно защищать поверхность. а рентген глушится атмосферой.

[Rattus]

и каким же образом? откуда там высокая радиация?

Вспышки, которые у КК заметно помощнее и почаще тех, на которые способно наше светило, кагбе являются источником излучения для биополимеров малополезного. Несколько десятков см воды его задержать, наверное, вполне способны, а вот атмосфера - сомнительно.

магнитное поле должно защищать поверхность. а рентген глушится атмосферой.

Магнитное поле должно защищать хотя бы атмосферу от "сдувания" в целом. А конкретно тех, кто в неё вылез при тамошней интенсивности вспышек - вовсе не обязано: подышать неполярным сиянием наверное и одного раза за жизнь достаточно.

а рентген глушится атмосферой.

А разве рентгеном единым? И быстрые частицы и среднежесткий УФ биополимерам тоже ниразу не полезны.

жизнь приспособится к тем условиям какие есть, было б время на  эволюцию.

Она и у нас приспособилась. Но почему-то коловратки, тихохдки, щитни и антарктические комары-звонцы особой сложностью поведения не отличаются.

[библиограф]

 А термиты?
http://animalreader.ru/termitnik-shedevr-inzhenernogo-iskusstva.html

[AlexAV]

кто рискнул вылезти из воды...

А что им будет? Для ионизирующего и диссоциирующего излучения всех видов начиная от континуума Шумана-Рунге (приблизительно 175 нм и всё что короче) атмосфера абсолютно непрозрачна, оно полностью поглощается ещё в термосфере и верхней мезосфере (до поверхности доходят лишь очень небольшая часть частиц вторичных каскадов от космических лучей совсем высоких энергий, на уровне нескольких ГэВ и более, но таких частиц очень мало и значительной радиоактивности они создать неспособны при любой активности звезды). Это излучение ни при каких условиях на поверхности планеты с плотной атмосферой проблем создаст, просто потому что до этой поверхности никогда не дойдёт. Оно будет интересно только специалистам по верхней атмосфере и в области космонавтики, если на такой планете когда-либо возникнет цивилизация,  больше никому. Ультрафиолет B в кислородной атмосфере также эффективно поглощается в континууме Герцберга и связанных с фотохимией кислорода конинуумах озона и тоже едва ли способен создать значимую проблему при любых уровнях его потока от звезды. Ну а от мягкого ультрафиолета многоклеточных организмам не так уж сложно защищаться.

Плотная атмосфера - прекрасная защита от радиации звезды, причём она способна защитить практически от любого её уровня (а атмосфера суперземли скорее всего будет несколько плотнее земной, и скажем при давление на поверхности атмосфер 10 там поток космической радиации будет пожалуй даже ниже, чем на земле, даже вторичные частицы каскадов доходить практически перестанут).

P.S. Вот с освоением космоса у цивилизации на такой планете действительно будут проблемы. Радиационная обстановка вне атмосферы планеты будет действительно совершенно кошмарной.

[alena_korf]

P.S. Вот с освоением космоса у цивилизации на такой планете действительно будут проблемы.

ну экранировать космолеты от излучения думаю научатся.

[AlexAV]

И быстрые частицы и среднежесткий УФ биополимерам тоже ниразу не полезны.

Быстрые частицы поглощаются атмосферой пожалуй ещё лучше рентгена (до поверхности доходят лишь малая часть от вторичных каскадов, первичные частицы не доходят практически вообще, причём плотность атмосферы здесь играет большую роль чем поток первичных частиц, всё же ослабление идёт по экспоненте и увеличение оптической толщины в несколько раз уменьшит доходящий до поверхности поток на много порядков. А атмосфера не обязана быть именно 1 бар, может быть и 10 бар (и тогда при любом первичном потоке что-либо до поверхности перестанет доходить практически абсолютно).

Средний УФ тоже замечательно поглощается атмосферой. Если в атмосфере достаточно кислорода, то опасного уровня на поверхности он не создаст никогда. Ну и опят же и здесь большое влияние имеет оптическая толщина атмосферы.

подышать неполярным сиянием наверное

Сияние хоть полярное, хоть неполярное будет на уровне мезосферы, а в мезосфере и так дышать нельзя, да и не нужно никому. А на поверхности оно будет не более чем красивым природным явлением.

[alena_korf]

Процитирую по этому поводу:

По поводу большой УФ- и ретгеновской радиации на поверхности планет в ЗО TRAPPIST-1 – есть статьи о моделировании и измерении всего этого дела.
Скажем, сегодня вышла статья об условиях на поверхностях новооткрытых планет в этой системе. И там чётко сказано, что при давлении 1 бар (как на Земле) и содержании кислорода как на Земле, уровень радиации на поверхности планет в ЗО будет похожим на земной, поскольку озоновый слой будет принимать XUV-излучение на себя! Да, при более тонкой или безкислородной атмосфере уровень радиации будет заметно выше, но какое на планетах реально атмосферное давление – неизвестно.
Что касается скорости потери водорода и кислорода (т.е. воды) из верхних слоёв атмосфер планет из-за радиации от звезды, то сошлюсь на своё сообщение от 7 мая прошлого года: для планеты TRAPPIST-1c, которая ещё не в ЗО, скорость потери воды составит до 12 масс земного океана за 1 млрд лет. Это конечно много, но кто сказал, что изначально на планетах было мало воды? А на планетах в ЗО эта скорость в разы меньше!
Более того, согласно диаграмме "Масса-Радиус" во вчерашней статье, только две планеты с большой вероятностью являются "твёрдыми": c и d. Все остальные, вероятно, содержат очень много воды в своём составе, особенно планеты b и f.

[AlexAV]

По поводу большой УФ- и ретгеновской радиации на поверхности планет в ЗО TRAPPIST-1 – есть статьи о моделировании и измерении всего этого дела.

Вот эта статья судя по всему: https://arxiv.org/pdf/1702.06936.pdf

[Rattus]

Ультрафиолет B в кислородной атмосфере также эффективно поглощается в континууме Герцберга и связанных с фотохимией кислорода конинуумах озона и тоже едва ли способен создать значимую проблему при любых уровнях его потока от звезды.

B - поглощается не весь даже нашей атмосферой. ~1/10 таки проходит.
Континуум Герцберга заканчивается на 242 нм, а пик биоцидного действия УФ находится в области 250-260 нм.

[AlexAV]

Континуум Герцберга заканчивается на 242 нм, а пик биоцидного действия УФ находится в области 250-260 нм.

Чуть выше дал ссылку на работу, где посчитали, что будет доходить до поверхности. Приведённый там поток коротковолнового излучения при давление 1 бар и содержание кислорода 21% не катастрофически отличается от современных условий на Земле. Хоть в условиях вспышек, хоть без них. Поток УФ с длиной волны >300 нм на планете у красного карлика существенно ниже, чем на поверхности Земле. В диапазоне 290-300 несколько выше, чем на поверхности Земли. А излучение короче 290нм до поверхности практически не доходит и у красного карлика даже в периоды вспышек. Различия в общем совсем не критические, совершенно не дают оснований говорить, что поверхности планеты будет безжизненной из-за радиации.



Слева спектры излучения доходящего до поверхности вне вспышки (тонкие цветные линии для разных расстояний планеты от звезды, тонкая серая линия - условия на поверхности Земли для сравнения), справа - в условиях вспышек.

Давление кстати у суперземли может быть и больше 1 атм, в этом случае до поверхности дойдёт ещё существенно меньше.