РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Почему Земля — не самое лучшее место для жизни: ищем идеальный мир в космосе

«Суперобитаемые» планеты подходят для жизни намного лучше, чем наша родная Земля. Мы даже знаем, как должны выглядеть такие цветущие миры: большие, теплые, покрытые пурпурными и черными растениями.
Почему Земля — не самое лучшее место для жизни: ищем идеальный мир в космосе

Спросите кого угодно: какая планета самая классная во Вселенной? Большинство, конечно, назовут Землю. В самом деле, из всех известных нам миров этот – единственный комфортный для жизни и для людей. Солнце находится на приемлемом удалении, обеспечивая постоянный умеренный приток энергии. Плотная атмосфера сохраняет тепло и влагу, а магнитосфера защищает поверхность от радиации.

Тектоника плит медленно перемешивает и обновляет литосферу новыми минералами. Обширные океаны успокаивают климат, наклон оси вращения планеты создает сезоны, а массивная Луна стабилизирует это движение. Перечислять можно долго, добравшись вплоть до Юпитера, который, как предполагается, защищает Землю от частых ударов метеоритов, «улавливая» их в огромном числе своей могучей гравитацией. Казалось бы, что может быть лучше такого идеального набора?

Но все зависит от того, что считать лучшим. Если рассматривать обитаемость планеты с точки зрения человечества, адаптированного к своей родной Земле, то другой кандидатуры, возможно, и не будет. Но давайте взглянем на вещи шире и подумаем, так ли уж она идеальна? Ведь с точки зрения обитаемости, как таковой, наша планета – во многом пограничный, крайний случай, а подходящие планеты возле далеких звезд могут поддерживать куда более богатую и разнообразную биосферу, чем наша.

Жизнь на границе

Ключевые условия для жизни (по крайней мере, понятных нам форм жизни) – это тепло и влага. Поэтому область вокруг звезды, где температура достаточно умеренна и позволяет сохранять на поверхности планеты растопленную жидкую воду, называется зоной обитаемости. Ее границы зависят от размеров и яркости звезды, и проведенные в 2013 г. расчеты показали, что для Солнца эта область находится между 0,99 и 1,7 астрономических единиц. Напомним, что 1 а.е. соответствует среднему радиусу земной орбиты, и получается, что наша планета находится у самого внутреннего края зоны обитаемости, далеко от ее оптимального центра.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Более того, яркость Солнца постепенно увеличивается. Четыре миллиарда лет назад, когда на Земле зародилась жизнь, оно светило почти на треть слабее. Планета находилась вне обитаемой зоны: излучения было недостаточно, чтобы растопить ее океаны. Предполагается, что дополнительное тепло Земля тогда получала от вулканических и парниковых процессов. Лишь со временем звезда «разогналась» и «разгорелась», сделав планету действительно комфортной. Возможно, что именно поэтому жизнь так долго задержалась на простейших формах, и первые многоклеточные организмы появились лишь около миллиарда лет назад.

Сложные животные возникли и вовсе «недавно», в ходе Кембрийского взрыва. За прошедшие с тех 540 млн лет биосфера стала исключительно разнообразной, освоила сушу и прошла путь от примитивных моллюсков до умных попугаев и бюрократии. Возможно, что более удачное расположение в пределах обитаемой зоны дало бы земной жизни еще несколько дополнительных миллиардов лет. Или даже несколько десятков.

Один из кандидатов, претендующий на звание обитаемого мира - экзопланета, находящаяся в тройной звездной системе Глизе 667, в представлении художника. Иллюстрация: ESO/L. Calçada
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Больше да лучше

Ну или возьмем размеры. Земля – самая крупная из каменистых планет Солнечной системы, и именно величина позволила ей долго сохранять внутреннее тепло, чтобы со временем литосфера зашевелилась, и запустилась тектоника плит. Ни на Венере, ни на Марсе или Меркурии ее нет. Между тем, и тут Земля едва «пролезла» в подходящие границы: модели предсказывают, что тектоника плит должна легче возникать на более крупных каменистых планетах, массой примерно до двух масс Земли.

На нашей планете тектонике способствовал избыток воды, которая смешалась с силикатными минералами литосферы, изменив температуру их плавления. Будь Земля массивнее, этого бы не понадобилось, да и жизнь получила бы куда больше пространства и различных условий для развития. Пожалуй, то же можно сказать и о климате: палеонтологические летописи показывают, что биосфера становилась особенно разнообразной в периоды, когда планета делалась теплее обычного. Возможно, что и оптимальная для биосферы температура должна быть чуть выше, чем здесь. Точно так же и идеальное содержание кислорода должно составлять 30-35% вместо нынешних 21%.

Примерно так рассуждали астрофизики Рене Хеллер (Rene Heller) и Джон Армстронг (John Armstrong), которые в 2014 г. в статье, вышедшей в журнале Astrobiology, подвергли нашу планету всесторонней критике и выдвинули концепцию «суперобитаемых» миров. Впрочем, начали они еще с самого Солнца, предположив, что оптимальные условия жизнь может найти у более тусклой и спокойной звезды.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Звезды мелководья

Такая звезда должна относиться к спектральному классу К – оранжевым, а не желтым карликам, как наше Солнце (оно относится к классу G, зато соседняя Альфа Центравра В – как раз оранжевый карлик). К-звезды существуют в несколько раз дольше, чем G, – почти как еще более тусклые красные карлики, но, в отличие от них не проявляют таких частых, непредсказуемых и мощных вспышек, как они. Все это создает основу для исключительно долгих и стабильных условий на орбите у такой звезды.

Конечно, класс К не так велик и ярок: эти звезды имеют массу от 0,5 до 0,8 солнечных масс и светимость не более 0,6 солнечной. Поэтому обитаемая зона находится существенно ближе к ним, и для суперобитаемости планета должна двигаться по более короткой орбите, ближе к центру этой области. Желательно, чтобы таких миров в системе было несколько, что обеспечит им постоянный обмен «зародышами жизни» – как это, возможно, случалось уже между Землей и Марсом, пока (и если) тот был обитаем.

Итак, лучше взять тело побольше, оптимально – две земных массы и 1,2-1,3 ее радиуса. Увеличенные размеры не только обеспечат тектонику плит и большее жизненное пространство. Мощная гравитация позволит удерживать больше воды и более плотную атмосферу, облегчая сохранение стабильно высокой температуры (желательно около 25 °C, примерно на 10 градусов выше нашей). Рельеф массивной планеты также сделается более ровным и сглаженным. В нем будет меньше бедных светом и пищей глубин, но больше теплых и живых мелководий. По замечанию одного обозревателя, идеальный мир представит меньше разнообразных экосистем, зато каждая из них раскроет свой полный потенциал биоразнообразия.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Инопланетная флора черного цвета в представлении художника. Иллюстрация: Jack O'Malley-James / University of St. Andrews

Погоня за идеалом

Хеллер и Армстронг отмечают, что практически все нужные для «суперобитаемости» характеристики вытекают из одной главной – увеличенных в сравнении с Землей размеров. Теоретически, такие миры должны быть даже более многочисленны на пространствах Галактики, чем наш. Да и оранжевых карликов больше, чем желтых звезд солнечного типа – по некоторым оценкам, на них приходится до 9% всего звездного населения. Тем более, что как минимум один подходящий мир уже известен.

Почти идеально условиям «суперобитаемости» удовлетворяет экзопланета Kepler-442b, расположенная в созвездии Лира в 1200 световых годах от Солнца. Она вращается вокруг звезды К-класса, ее радиус составляет 1,3 земного, масса – 2,3 земной. К сожалению, средняя температура на Kepler-442b далеко не оптимальна: примерно -2,5 °C. Однако, по-видимому, это лишь первый пример, и в будущем мы найдем немало по-настоящему идеальных планет.

Возможно, что опознать такой мир поможет растительность – конечно, буйная и совсем не зеленая. Спектр К-звезд отличается от солнечного, и небо суперобитаемой планеты будет не столь синим, как наше. Области, в которых поглощают свет пигменты земных растений, находятся в красной, но более всего – в сине-фиолетовой области (зеленый свет отражается). Однако класс К активнее излучает в красном и инфракрасном диапазонах, но в синем и фиолетовом – слабее.

Поэтому предполагается, что под таким светом растения будут отражать больше синего, так что листья их окажутся темнее земных, ближе к пурпурному цвету. Звучат даже гипотезы о том, что за долгое время эволюции в идеальном мире растения должны научиться эффективно поглощать весь падающий на них свет и станут вовсе черными. Когда-нибудь по такому мрачному и густому готическому лесу смогут пройтись люди. Насколько известно, при должной тренировке наш организм вполне позволяет двигаться при силе тяжести вплоть до 4 земных. Идеальный мир и тут почти идеален.

Загрузка статьи...