WhatsAppRedditShareEmailTweetPin0 Shares
Научная фантастика часто основывается на идее, что во Вселенной существует множество мест, где люди или человекоподобные существа могли бы комфортно существовать. В «Звездных войнах» и «Звездном пути» сотни планет просто кишат жизнью. Можно расхаживать по ним, как будто они ваши хозяева. Но в нашей реальности мы обнаружили только одно место, где любое живое существо может так комфортно себя чувствовать, и это Земля.
Пока что мы не обнаружили жизни и других подобных миров, но это не значит, что мы не нашли других миров, которые потенциально могли бы поддерживать жизнь. Следует помнить, что планета, способная поддерживать жизнь, — это примерно то же самое, что и место, которое можно назвать домом. Контейнер для перевозки грузов может быть домом, но его нужно будет немного отремонтировать. Точно так же, планету, способную поддерживать жизнь, вероятно, нужно немного «отполировать», прежде чем вы сможете разводить там свиней и сажать сельскохозяйственные культуры. Тем не менее, мы выявили некоторые потенциальные возможности. Акцент на «потенциальные».
Зона Златовласки
Один из первых критериев, на который обращают внимание астрономы при поиске планеты, способной поддерживать жизнь, — это её нахождение в так называемой обитаемой зоне или зоне Златовласки. Это, конечно же, отсылка к сказке о Златовласке и трёх медведях, где одна каша была слишком горячей, другая слишком холодной, а одна — в самый раз. Для существования жизни необходима планета, находящаяся в «зоне идеального» состояния, иначе она будет слишком горячей или слишком холодной для жизни в том виде, в каком мы её знаем.
Зона Златовласки — это область вокруг звезды, где может существовать планета, на которой может держаться жидкая вода. То есть, опять же, температура не должна быть слишком высокой, иначе вода испарится, и не должна быть слишком низкой, иначе вода замерзнет. Земля, конечно же, находится в зоне Златовласки вокруг нашего Солнца. Поэтому необходимо что-то примерно эквивалентное этому, но, конечно, условия немного меняются в зависимости от типа звезды и размера планеты.
Стоит отметить, что концепция «как мы это знаем» играет здесь очень важную роль. Существует множество потенциальных способов, с помощью которых жизнь могла бы процветать в условиях, к которым мы не привыкли. Вспомните, даже на Земле жизнь нашла способ существовать вокруг токсичных гидротермальных источников на дне океана. Вещества, которые убили бы большинство живых существ в нашем мире. Но некоторые организмы адаптировались и не могут выжить. Но для целей поиска пригодной для жизни планеты мы будем придерживаться основных принципов.
Существует теория, что жизнь может существовать на планетах, находящихся за пределами так называемой «зоны Златовласки», даже в нашей собственной Солнечной системе. Например, жидкая вода может быть не обязательной для жизни, но жидкий метан потенциально может поддерживать жизнь. Титан, спутник Сатурна, обладает большим количеством жидкого метана, и высказывались предположения, что он может поддерживать жизнь. Хотя он намного холоднее Земли, на нем наблюдались водоемы с жидкостью, такие как моря и реки. Наличие жизни маловероятно, но необходимы дополнительные исследования.
Сумеречная зона
Зона Златовласки — не единственная зона в космосе, заслуживающая внимания. Есть ещё и Сумеречная зона. Понимаете, какой-нибудь учёный был невероятно рад, когда ему выпала возможность дать ей название?
Сумеречная зона существует на планете, а не в космосе. Она обозначает узкую полосу на планете, находящейся в приливном захвате. Представьте, что Земля не вращается вокруг своей оси, как вокруг Солнца. Просто неподвижная планета, где с одной стороны постоянно ночь, а с другой — день. Одна сторона замерзает, другая нагревается, и ни одна из сторон не может поддерживать жизнь. Но прямо в центре есть полоса, которая и есть Сумеречная зона. Место, где в очень узком диапазоне условий может существовать жизнь.
Это, конечно, лишь теория, но, подобно «зоне Златовласки», она открывает возможность того, что на других планетах могут существовать условия, пусть и весьма узкие, которые могли бы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы её понимаем.
Так как же планета вообще оказывается в приливном захвате? В нашей галактике есть множество звёзд, меньших по размеру, чем наше Солнце. Из-за этого планета должна находиться ближе к звезде, чтобы попасть в «зону Златовласки». Но когда планета приближается к своей звезде слишком близко, она оказывается гравитационно заблокированной. Это означает, что она не может вращаться, а может только вращаться по орбите, поэтому одна сторона всегда обращена к звезде. Это и есть планета в приливном захвате. И поскольку она находится в «зоне Златовласки», вода потенциально может существовать в жидком состоянии, но только в узкой полосе «сумеречной зоны».
Звучит несколько невероятно, как в научной фантастике, но это встречается чаще, чем вы думаете. Например, Луна всегда выглядит одинаково ночью, потому что она находится в приливном захвате с Землей. Она вращается вокруг планеты, но не может вращаться вокруг своей оси.
В цифрах
Итак, если планета потенциально может быть обитаемой только в пределах так называемой «зоны Златовласки», то о скольких планетах идёт речь? В нашей Солнечной системе есть одна, и мы на ней живём. Но в Галактике Млечный Путь насчитывается около 3200 звёзд с планетами на орбите. По крайней мере, это то, что мы обнаружили на данный момент. А во Вселенной в целом? Там может быть до 200 секстиллионов звёзд, каждая со своей собственной системой планет.
Если у каждой звезды есть планета, то это 200 секстиллионов планет. Но у нашей звезды 8 планет на орбите, что на самом деле является самым большим количеством планет, обнаруженных нами до сих пор вокруг звезды. Если у других звезд есть хотя бы 4 планеты, то это уже 800 секстиллионов миров во Вселенной.
Если немного уменьшить масштаб, исследователи подсчитали, что только в нашей галактике может быть до 300 миллионов потенциально обитаемых планет. Для расчета потенциального числа были использованы данные телескопа «Кеплер», а также миссии Gaia Европейского космического агентства.
Цифра в 300 миллионов ни в коем случае не является оптимистичной оценкой. Она считается довольно консервативной, исходя из вероятности того, что только 7% звезд, подобных Солнцу, имеют потенциально обитаемые планеты. Реальное число может быть значительно выше, поскольку средний ожидаемый процент составляет 50%, а это значит, что 300 миллионов могут превратиться примерно в 2,1 миллиарда. Некоторые из этих планет находятся относительно близко к нам, но «относительно» играет здесь важную роль. Например, в межзвездном контексте ближайшая к нам планета находится чрезвычайно близко, но все же на расстоянии 20 световых лет.
Ближайшая к нам звезда — Проксима Центавра, расположенная на расстоянии 4,3 световых лет. При нынешних технологиях мы могли бы добраться до неё за 6300 лет. Таким образом, до нашей дружелюбной планеты, находящейся в 20 световых годах от нас, нам, возможно, потребуется около 30 000 лет. Другими словами, мы не сможем посетить эти планеты в ближайшее время.
Если использовать уравнение Дрейка, сформулированное астрономом Фрэнком Дрейком для определения количества обитаемых планет, то результаты выглядят несколько иначе. Опять же, это очень умозрительное предположение, но оно умножает среднюю скорость звездообразования на долю звезд, имеющих планеты, на среднее число планет, потенциально способных поддерживать жизнь на звезде, и на среднюю продолжительность жизни планеты. Как видите, некоторые значения будут неточными. Но ответ, в зависимости от того, как вы предпочитаете производить расчеты, находится в диапазоне от 1,4 миллиарда до 2,65 миллиарда.
Что нужно планете
Нахождение в «зоне Златовласки» не обязательно делает планету обитаемой. Это просто означает, что она находится в подходящей для жизни области. Для того чтобы жизнь могла зародиться, необходимо тщательно всё продумать. Существует несколько условий, которым должна соответствовать планета, чтобы на ней могла существовать жизнь. Опять же, вероятно, существуют всевозможные обстоятельства, которые мы никогда не рассматривали, при которых могли бы возникнуть различные виды жизни. Но ради аргументации мы будем исходить из того, что нам известно.
Планетолог Алессандро Морбиделли считает, что для того, чтобы планета была пригодна для жизни, на ней должны присутствовать семь факторов. Первый мы уже рассмотрели. Она должна находиться на правильном расстоянии от своей звезды.
Второй фактор — это правильная орбита. Если орбита слишком вытянута, а не близка к идеальному кругу, то в течение года будут периоды резких колебаний температуры: экстремально холодные зимы, невероятно жаркое лето. Такой разброс температур сделает выживание жизни на подобных орбитах маловероятным.
Следующий важный момент — стабильная ось вращения. По сравнению с Землей, у Марса нет стабильной оси вращения, и это привело к потере атмосферы. Наша ось вращения остается достаточно стабильной благодаря Луне.
Четвертый выявленный фактор — это вода. Да, мы уже говорили о том, что, возможно, другие жидкости могли бы поддерживать жизнь, но для условий, подобных земным, нам нужна вода. Но не слишком много! Слишком много — и образуются слои льда, которые препятствуют формированию органической жизни.
Состав атмосферы также имеет важное значение. Наша планета богата азотом и кислородом. Но если бы планета формировалась быстрее, у нас могла бы быть атмосфера, богатая водородом и гелием, как у Нептуна, и мы не смогли бы поддерживать жизнь.
Следующий фактор — тектоника плит. Возможно, вы этого не осознаете, но именно тектоника плит поддерживает наш климат. Вулканы выделяют парниковые газы, дожди смывают их, и круговорот CO2 продолжается. На таких планетах, как Венера, этого нет.
И наконец, что не менее важно, планете необходимо магнитное поле. Оно обеспечивается вращающимся расплавленным ядром Земли. Благодаря ему мы защищены от смертоносных заряженных частиц, летающих в космосе, которые уничтожили бы всю жизнь на Земле, разрушив нашу атмосферу, если бы у нас не было того, что по сути является силовым полем.
Ещё один фактор, не упомянутый в списке семи, но довольно важный, — это фактические строительные блоки жизни в том виде, в каком мы её знаем. Углерод, кислород, азот, водород, фосфор и сера — вот что обеспечило зарождение жизни на Земле.
Как нам их найти?
Итак, теперь мы знаем, что ищем. Как же именно их найти? Это требует определённых усилий. Астрономам нужно найти звезду, к счастью, их там немало. Затем нужно посмотреть, какие планеты вращаются вокруг этой звезды. Ищете что-то в «зоне Златовласки», размером примерно с Землю.
Из-за расстояний, о которых мы говорим, вы не можете просто направить телескоп и посмотреть на экзопланету, как будто подглядываете за соседом в бинокль. Вместо этого мы ищем провалы в свете звезды, которые указывают на то, что планета может находиться перед ней. Это означает, что вы можете увидеть их только тогда, когда они вращаются вокруг звезды с этой стороны.
Затем необходимо проанализировать длины волн, чтобы определить, с каким типом атмосферы мы имеем дело. Некоторые планеты состоят только из газа, поэтому нам нужно определить, является ли этот мир твердым. Затем длины волн света, поглощаемого или отражаемого планетой, помогают нам понять ее атмосферу, поскольку разные атмосферы поглощают или отражают свет по-разному.
По мере того, как мы продолжаем открывать эти планеты, стоит помнить, что мы уже много лет передаем сигналы с нашей планеты. Ученые считают, что к настоящему времени как минимум 29 потенциально обитаемых планет получили бы сигнал с Земли.
Другие статьи, которые могут вас заинтересовать