Земля – пока единственная планета во Вселенной, на которой, как нам известно, есть жизнь. В нашей Солнечной системе есть много других миров, на которых может быть жизнь (или когда-то была), но ни один из них не подтвержден. Одной из целей программы исследования экзопланет является определение того, сколько миров способно поддерживать жизнь. Это требует, чтобы мы дали какое–то конкретное определение пригодному для жизни миру, и вполне естественно, что мы будем моделировать это определение на основе наших данных о Земле. Но, возможно, Земля не является вершиной пригодности для жизни.
Астробиологи и охотники за экзопланетами уже некоторое время размышляют над этим вопросом. Недавняя статья является последней в диалоге о том, что делает планету пригодной для жизни. Земля, конечно, идеальна для жизни на Земле, но, возможно, она не самая пригодная для жизни в целом. Под пригодностью для жизни астробиологи подразумевают, что планета может не только содержать жизнь, но и содержать ее в изобилии в течение длительного периода времени. Поэтому авторы недавней статьи задались целью определить оптимальную “сверхжизнь”, а затем найти миры в базе данных экзопланет, которые наилучшим образом соответствовали бы этому определению.
Я должен отметить, что они все еще использовали земную жизнь в качестве стандарта. Они не рассматривают, например, возможность дышать водородом или другие экзотические формы жизни, которым требовались бы совершенно другие условия обитания. Они по-прежнему исходят из концепции, что для жизни необходима жидкая вода, и поэтому критерием номер один по-прежнему является планета в зоне “Златовласки” своей родительской звезды, на поверхности которой была бы жидкая вода. Они утверждают, что самые пригодные для жизни миры были бы немного больше Земли, что позволило бы увеличить площадь поверхности как океанов, так и суши без чрезмерной гравитации. Более крупный мир также помог бы планете долгое время сохранять достаточно плотную атмосферу.
У большой планеты есть еще одно потенциальное преимущество – она дольше сохраняет геологическую активность. Сама планета должна сохранять некоторое количество внутреннего тепла, которого хватит на миллиарды лет только в том случае, если на ней есть радиоактивные материалы, которые будут нагревать планету по мере ее распада. Например, Земля давно бы остыла, если бы уран, торий и другие радиоактивные материалы не выделяли тепло при распаде. В любом случае, более крупные скалистые планеты остывали бы медленнее.
Это также важно, поскольку это повысило бы вероятность сохранения магнитного поля, которое защищает планету от внешней радиации и солнечного ветра. Например, на Марсе есть только небольшие региональные магнитные поля, а не глобальное поле, и нет ничего достаточно сильного, чтобы защитить его. В результате солнечный ветер лишил Марс большей части атмосферы. Если когда-то на Марсе существовала жизнь, отсутствие глобального магнитного поля обрекло ее на гибель.
Авторы также утверждают, что немного более высокая средняя температура также была бы оптимальной для увеличения плотности жизни. Подумайте о том, чтобы распространить влажные тропические леса на как можно большую часть планеты. Я вижу здесь логику, но думаю, что этот критерий немного сложный. Во-первых, мы должны рассмотреть влияние повышения температуры на всю глобальную систему. Хотя это привело бы к удалению тропиков от экватора и уменьшению площади замерзших полюсов, не станет ли в какой-то момент на экваторе слишком жарко? Как это повлияет на глобальную погоду? Кроме того, наибольшая плотность биомассы наблюдается не в тропиках. Это тропические леса умеренного пояса. Это означает, что они должны были бы выбрать биоразнообразие, а не биомассу, в качестве ключевого критерия “обитаемости”. Это не лишено смысла, но и не обязательно является объективно “правильным” выбором.
Могут быть и другие аспекты погоды, которые являются более важными, например, океанские течения. Оптимальные океанские течения могут охлаждать тропики и согревать полюса, создавая максимально благоприятные условия. В любом случае, это не то, что мы могли бы узнать из базы данных об экзопланетах, и я не предлагаю это в качестве критерия, просто отмечаю, что средняя температура немного приблизительна для этой цели.
Еще один интересный критерий связан с родительской звездой, а не с самим миром. Наше солнце, хотя и подходит для жизни, возможно, не является оптимальным. Оптимальная звезда была бы стабильна даже с самого начала своего существования, обладала бы высокой металличностью (большим количеством тяжелых элементов, из которых может образоваться жизнь) и имела бы длительный срок службы. Наше солнце соответствует первым двум критериям, но его продолжительность жизни составляет около 10 миллиардов лет. Хотя этого времени, безусловно, было достаточно для нашей эволюции, сложной жизни потребовалось около 4 миллиардов лет. Возможно, в среднем на это уходит больше времени, и у звезды с продолжительностью жизни в 10 миллиардов лет этот срок немного сокращается. Чем меньше масса звезды, тем дольше она живет, поэтому, возможно, лучше всего использовать звезду меньшего размера и более холодную.
Красные карлики могут существовать сотни миллиардов, даже триллионы лет, но у них есть две большие проблемы для жизни. Первая заключается в том, что в молодости они очень нестабильны, склонны к вспышкам и большому выбросу корональной массы. Это может привести к тому, что планеты в зоне Златовласки лишатся большей части своей атмосферы, что не очень хорошо для жизни. Возможно, что планета может переместиться на безопасное расстояние после того, как звезда успокоится, но это значительно снижает вероятность такого мира. Во-вторых, зона Златовласки для этих холодных звезд расположена близко, настолько близко, что миры, скорее всего, окажутся заблокированными приливами. Это означает, что одна сторона земного шара всегда будет обращена к звезде, из-за чего половина планеты будет запекаться, а другая – замораживаться. В результате на планете осталась бы лишь небольшая часть с комфортной для жизни температурой. Однако некоторые модели показывают, что сильное океанское течение могло бы очень эффективно распределять тепло и делать такие миры более пригодными для жизни. Но, конечно, это не были бы сверхжизненные миры.
Если красные солнца слишком холодные и нестабильные, а желтые – слишком недолговечные, то оранжевые солнца были бы в самый раз. В галактике их больше, чем желтых солнц, и продолжительность их жизни составляет от 20 до 70 миллиардов лет – более чем достаточно времени для развития и процветания сложной жизни. Они достаточно теплые, поэтому на достаточном расстоянии от них находится обширная зона Златовласки, которая не вызывает приливных блокировок. Оранжевые солнца, безусловно, являются самым привлекательным местом для жизни.
Авторы недавнего исследования включили все эти критерии в базу данных экзопланет и составили список из 24 лучших кандидатов. Ни одна из них не соответствовала всем критериям сверхжизненности, но одна из них соответствовала четырем критериям. Но, безусловно, все эти планеты, вероятно, чрезвычайно пригодны для жизни, даже если они не соответствуют всем критериям оптимальной сверхжизненности. Это были бы хорошие экзопланеты для того, чтобы сосредоточить усилия на поиске признаков жизни.
По оценкам астрономов, вокруг солнцеподобных звезд (желтого типа G) может вращаться до 6 миллиардов планет земного типа. Им необходимо расширить эту оценку, включив в нее оранжевые звезды K-типа, что, вероятно, увеличило бы оценку на порядок или более. Из них небольшой процент был бы сверхпригоден для жизни, но это все равно было бы много экзопланет. И опять же, мир не обязательно должен быть сверхпригодным для жизни, чтобы быть хорошим кандидатом на существование жизни. Подойдет и обычная обитаемая планета.
