Возраст M-звезд искажает спектры экзопланет и прячет биосигнатуры
Красные карлики класса M считаются одними из самых перспективных целей для поиска жизни на экзопланетах. Они многочисленны, а их небольшие размеры позволяют легче обнаруживать атмосферы у каменистых миров. Однако новое исследование, опубликованное в архиве препринтов arXiv, предупреждает: возраст звезды может сильно влиять на то, как выглядят биосигнатуры в спектрах этих планет.
Ультрафиолетовое излучение родительской звезды — главный фактор, который запускает фотохимические реакции в атмосфере планеты. У M-звезд активность, а значит и уровень UV-излучения, со временем падает. Астрономы смоделировали атмосферы двух типов древней Земли — доиндустриальную и архейскую (примерно 3,5 млрд лет назад) — вокруг звезд спектральных классов M4 и M8 с возрастами от 650 миллионов до 5 миллиардов лет.
Результаты показали, что в атмосферах вокруг 5-миллиардных звезд концентрация метана (CH4) оказывается до десяти раз выше, чем вокруг 650-миллионных. Это проявляется в спектрах транзитной спектроскопии: метановые полосы становятся на 68% сильнее.
С озоном ситуация обратная. У молодых звезд (650 млн и 1 млрд лет) из-за мощного потока ультрафиолета и высокого отношения дальнего к ближнему ультрафиолету усиливается фотолиз углекислого газа. В результате в архейской атмосфере образуется до 5,4 порядка больше озона (O3), чем возле старых 5-миллиардных карликов. При этом кислород в доиндустриальной атмосфере сам создает экранирующий слой, уменьшающий влияние UV-излучения, тогда как архейская атмосфера более уязвима.
Этот избыток озона делает планету вдвое менее отражающей в ультрафиолетовом диапазоне 0,2–0,3 микрона — в полосе Хартли. Именно на такой диапазон может быть чувствительна будущая космическая обсерватория Habitable Worlds Observatory.
По словам авторов, если не учитывать реальную возрастную зависимость ультрафиолета звезды, избыток озона можно ошибочно принять за признак низкого содержания биогенного кислорода. Это значит, что интерпретация будущих наблюдений потребует точного знания не только параметров планеты, но и истории излучения ее звезды.
