Виявлення першої екзопланети близько 30 років тому стало воістину сенсаційним відкриттям, яке поставило крапку в суперечці, чи існують ще десь у Всесвіті планети, подібні до тих, що обертаються навколо Сонця. Однак це відкриття поки що не дало відповіді на більш глобальне питання, а саме — чи існує десь, крім Землі, життя?

За сучасними уявленнями вчених, існування життя в тій єдиній формі, яку ми знаємо — на основі вуглецю та води — потребує певних кліматичних умов на планеті-кандидаті. Насамперед — це температура і тиск, що дозволяють існувати значимій кількості води в рідкому стані.

Планета не повинна бути розташована ні надто близько до зірки-господарки, ні надто далеко від неї. Область навколо зірки, перебування в якій забезпечує на планеті прийнятні умови, називається зоною життя, або зоною Золотовласки. Також важливий внесок у температуру планети та в склад її атмосфери вносить внутрішнє тепло. За сучасними уявленнями, одним із головних його джерел є розпад радіоактивних ізотопів урану, торію та калію.

Радіоактивний розпад веде до розплавлення внутрішніх частин планети, що, своєю чергою, викликає виникнення повільних конвекційних потоків у мантії. Завдяки їм тече активний вулканізм, і атмосфера планети постійно збагачується двоокисом вуглецю та іншими газами, що сприяють виникненню парникового ефекту. Через це температура атмосфери підтримується на більш високому рівні. Крім того, парниковий ефект сприяє «згладжуванню» добових та сезонних коливань температури, що також допомагає у підтримці прийнятних для життя умов.

Як показало нове дослідження вчених Південно-Західного науково-дослідного інституту, вміст радіоактивних елементів у мантії та ядрі планети, поряд із відстанню від зірки-господарки, є вирішальним фактором формування сприятливого клімату.

Проблема полягає в тому, що ми поки що не можемо прямо виміряти хімічний склад і характеристики поверхні екзопланет і тим більше їх внутрішніх шарів. Про склад екзопланет ми можемо судити лише опосередковано, аналізуючи спектр зірки-господарки і припускаючи, що, утворені приблизно одночасно з протопланетної хмари, зірка та її планети мають подібний склад.

Також нове дослідження показує, що для потенційного позаземного життя сприятливіші молоді планети: радіоактивний розпад у їхніх надрах ще не закінчився і, як наслідок, ці планети мають достатню кількість парникових газів у своїй атмосфері. Критичним, за оцінками вчених, є вік від 2 до 5-6 мільярдів років, після яких планети поступово перетворюються на заледенілі світи.

Нажаль, серед тих небагатьох екзопланет, вік яких вдалося встановити більш-менш точно, лише мала частина досить молода для підтримки процесів активного виділення парникових газів внаслідок тепла радіоактивного розпаду.

Характерним прикладом, що ілюструє нову модель вчених, є зіркова система TRAPPIST-1. Будучи домом для семи землеподібних планет, щонайменше чотири з яких знаходяться в населеній зоні, ця система, швидше за все, не може служити кандидатом на пошуки життя через свій вік, що становить 8 мільярдів років.

Більше знань дослідникам дадуть нові інструменти, зокрема телескоп імені Джеймса Веба. Завдяки його спостереженням вдасться більш точно визначити вік як уже відкритих, так і поки що невідомих екзопланет, оцінити склад їхньої атмосфери та змоделювати умови на їх поверхні. Це дозволить проводити більш цілеспрямовані пошуки молодих планет – кандидатів на роль Землі 2.0.

Джерело