Недавние открытия предполагают, что количество планет, способных поддерживать жизнь, может быть гораздо больше, чем считалось ранее. В значительной степени поиск планет земного типа – это поиск воды. Каждому живому существу, о котором мы знаем, вода необходима в той или иной форме. Поэтому, пока мы не найдём жизнь, которая обходится без воды, разумно сделать её центром наших исследований.
Содержание
Вот почему статья Амри Ванделя из Еврейского университета в Израиле, предполагающая, что жидкая вода может существовать под ледниками на планетах вокруг красных карликов (звёзд класса M), вызывает такой интерес.
Учитывая, что красные карлики гораздо более распространены в галактике, чем звёзды, подобные нашему Солнцу, это открытие, если оно подтвердится, может увеличить список известных потенциально обитаемых миров в 100 раз. Интересно, что все эти возможные богатые водой планеты будут лежать за пределами так называемой зоны обитаемости (ЗО), которую учёные традиционно считали наиболее вероятным местом для поиска внеземной жизни.
Зона “Златовласки”
Идея зоны обитаемости является ключевой концепцией в астробиологии. Впервые она была предложена в 1913 году, но сформулирована более количественно около 30 лет назад в основополагающей статье Джеймса Кастинга из Университета штата Пенсильвания, когда были открыты первые планеты за пределами нашей Солнечной системы. ЗО относится к идеальной зоне “Златовласки” вокруг звезды – не слишком горячей и не слишком холодной – где вода может оставаться жидкой на поверхности планеты в течение длительного времени.
В астрономических терминах, она включает в себя область вокруг звезды между внутренней границей, где вода испаряется, и внешней границей, где она замерзает. Многие называют её областью, где жидкая вода “стабильна” на поверхности планеты, но это не совсем верно. Оставьте чашку воды на улице на несколько дней, и вы обнаружите, что она вся испарится.
Хотя зона обитаемости в основном определяется на основе астрономических параметров, её местоположение варьируется для разных типов звёзд. Она также зависит от геологических особенностей планеты, включая такие свойства, как плотность атмосферы и степень облачности, и, самое главное, механизмы обратной связи климата.
Земля находится почти в центре ЗО нашей Солнечной системы. Марс, который находится в полтора раза дальше от Солнца, чем мы, находится на самом её краю. (Однако, если бы Марс был больше, скажем, в два раза массивнее Земли, он, вероятно, всё ещё имел бы толстую атмосферу и водные океаны на своей поверхности, что позволило бы отнести его к категории обитаемых).
Конечно, сам термин “обитаемый” проблематичен. Даже если планета или луна находятся прямо в середине зоны обитаемости, это не значит, что они обязательно благоприятны для жизни. Взгляните на нашу собственную Луну. Несмотря на её почти идеальное местоположение, у неё нет атмосферы, жидкой воды и жизни. То же самое касается экзопланет. Без таких факторов, как плотная атмосфера (и, возможно, магнитное поле) для защиты от вредного излучения, достаточного количества источников энергии, органических соединений, которые могут действовать как питательные вещества, и эффективного механизма переработки (которым в случае Земли является тектоника плит), жизнь может никогда не возникнуть, независимо от местоположения.
С другой стороны, жидкая вода и потенциально обитаемые условия могут существовать за пределами “традиционной” зоны обитаемости. Как отмечал Вандель и другие, экзопланеты вокруг многих типов звёзд могут иметь подповерхностные океаны. В принципе, эти покрытые льдом океаны могут существовать на планетах с температурой поверхности до -73 °C – оценочной температуры на Trappist-1g. Так называемые планеты-изгои, не связанные ни с одной звездой, могут даже иметь подповерхностные воды, если в их недрах генерируется достаточно тепла радиоактивными элементами, а покрывающий их слой льда достаточно толстый.
Переосмысление обитаемости
На самом деле, нам не нужно искать за пределами нашей Солнечной системы океанические миры, расположенные за пределами традиционной ЗО. Существует Церера, которая, вероятно, имеет под своей поверхностью грязевой океан, и даже далёкая карликовая планета Плутон. Ледяные спутники Юпитера Европа и Ганимед имеют подповерхностные океаны. Как и Энцелад и Титан, вращающиеся вокруг Сатурна. Более того, считается, что океан Европы находится в контакте с каменной мантией планеты. Если это так, то гидротермальные источники могут обеспечивать необходимые питательные вещества для жизни, как это происходит на Земле.
Ещё одним фактором, усложняющим простое определение зоны обитаемости, является эпоха в истории планеты, о которой мы говорим. Наша собственная планета прошла через фазы “Земли-снежка”, когда большая часть поверхности была покрыта льдом, поэтому в те периоды наши океаны можно было считать “подповерхностными”. На Марсе когда-то была проточная вода на поверхности. Как и на Венере, судя по результатам моделирования.
Когда речь идёт об обитаемости, “когда” может быть не менее важно, чем “где”. И, как обычно, мы говорим только о жизни, какой мы её знаем. Если мы порассуждаем о жизни, которая использует другие типы химических строительных блоков или растворители, отличные от воды, то в игру вступают дополнительные возможности. На горячей планете, такой как Венера, серная кислота может быть таким возможным растворителем. На холодной планете может подойти аммиак или смесь аммиака с водой.
Другими словами, идея зоны обитаемости, основанная исключительно на близости к звезде, может не иметь большого значения. Хотя эта концепция была очень полезна, когда астробиология находилась ещё в зачаточном состоянии более 30 лет назад, настало время закинуть сети шире и искать жизнь в местах, где мы никогда не думали искать.
Читайте также: Всем пригодным для жизни планетам приходит конец
