Количество радиоактивных элементов с большим периодом полураспада, входящих в состав материала каменистой планеты при ее формировании, может играть важную роль при определении будущей обитаемости планеты, согласно новому исследованию, проведенному учеными под руководством Фрэнсиса Ниммо (Francis Nimmo), профессора наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Санта-Круз (США).
Причина состоит в том, что внутренний нагрев, происходящий в результате радиоактивного распада тяжелых элементов тория и урана, способствует тектонике плит и может оказаться необходимым для генерации магнитного поля на планете. Магнитное поле Земли защищает ее от солнечного ветра и космических лучей.
Конвекция в расплавленном металлическом ядре Земли создает внутреннее динамо («геодинамо»), которое обусловливает генерацию магнитного поля планеты. Концентрация радиоактивных элементов в веществе Земли обеспечивает более чем достаточное количество внутреннего тепла для генерации устойчивого геодинамо, рассказал Ниммо.
В своей работе Ниммо и его коллеги произвели численное моделирование процессов нагрева планет в результате радиоактивного распада тяжелых элементов. Проведенное моделирование показало, что при избыточном количестве тепла (больше, чем в случае Земли) разогретая мантия действует как теплоизолятор, предотвращая потерю тепла расплавленным ядром, в результате чего конвекция в ядре, обеспечивающая геодинамо и вызываемая градиентом температур, затрудняется, и генерация магнитного поля нарушается. Избыточное тепло также обеспечивает более интенсивный вулканизм, сопровождающийся частыми событиями массового вымирания видов. В случае же недостатка тепла, выделяемого радиоактивными элементами, планета становится «геологически мертвой», пояснил Ниммо.
Таким образом, для того, чтобы обеспечить высокую потенциальную обитаемость планеты, необходимо, чтобы она имела некоторое среднее значение содержания радиоактивных элементов. Поскольку содержание таких тяжелых элементов в составе вещества планеты обычно тесно связано с содержанием их в материале родительской звезды, то Ниммо и его команда планируют использовать спектроскопические наблюдения звезд для выявления систем с потенциально обитаемыми планетами для дальнейшего подробного изучения.