Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли - Элизабет Таскер

Благодаря большим запасам внутреннего тепла геологическая активность на крупных планетах длится дольше. Правда, здесь важно не перестараться. При слишком большой массе планета вполне может стать мини-нептуном или, по крайней мере, так и не расстаться со своей первичной водородно-гелиевой атмосферой. Наличие столь толстой газовой оболочки сделает невозможным развитие жизни. Более того, из-за колоссальной гравитации на массивной каменистой планете может отсутствовать тектоническая активность: повышенное давление затруднит перемещение горных пород. Разумеется, это скажется на вулканической активности и поставит под угрозу существование магнитного поля. Для поддержания такой же геологической активности, как на Земле, оптимальной для планеты является масса, в два раза превышающая массу Земли. Такой мир должен быть на 25% крупнее Земли, а площадь его поверхности должна быть на 50% больше площади поверхности нашей планеты.

Из-за более сильной гравитации даже такой умеренный прирост массы может привести к изменению рельефа планеты. Поэтому у нашей сверхпригодной для жизни суперземли должна быть более толстая атмосфера, которая будет способствовать формированию более равнинного рельефа в условиях мощной гравитации и интенсивной эрозии. При этом океаны могут превратиться в мелководные моря с длинными береговыми линиями и небольшими островками наподобие тех, что встречаются в архипелагах на Земле. Учитывая, что архипелаги на нашей планете отличаются большим биоразнообразием, такой сценарий является оптимальным для развития жизни.

Кроме того, при большей толщине атмосферы у нее может быть другой газовый состав. Все многоклеточные организмы нуждаются в кислороде, и резкое увеличение количества кислорода на сверхпригодной для жизни планете могло бы расширить возможности для развития. Но и здесь нужна осторожность: к примеру, если текущий уровень кислорода, равный 21%, повысится до 35%, нас ждет бесконечная череда масштабных пожаров. Если небольшое увеличение доли кислорода способно помочь жизни, то его избыток превратит все живое в золу.

Итак, чтобы получить сверхпригодный для жизни мир, мы должны слегка подкорректировать размер звезды и массу планеты. А как быть с орбитой? На первый взгляд кажется очевидным, что она должна быть такой же, как у Земли. Благодаря почти круговой траектории движения Земле удается избежать резких климатических колебаний, вызванных перепадами в количестве получаемого от звезды излучения. Но являются ли такие условия оптимальными для жизни? Развитие жизни на Земле всегда проходило в условиях умеренного климата. Поэтому сформировавшиеся в результате эволюции существа исключительно чувствительны даже к незначительным изменениям. Под воздействием гравитационного притяжения Солнца, Луны, Юпитера и Сатурна орбита Земли незначительно смещается. Чтобы это произошло, требуются десятки тысяч лет. Такие колебания называют циклами Миланковича. Их можно сравнить с чрезвычайно длительными временами года. Хотя в рамках цикла Миланковича орбита планеты отклоняется всего на пару процентов, на протяжении последних нескольких миллионов лет этого оказывалось достаточно для наступления ледниковых периодов. Если бы сверхпригодный для жизни мир все время оставался на слегка вытянутой орбите, в процессе своего развития жизнь могла бы адаптироваться к таким колебаниям. Тогда бы и более долгосрочные отклонения, вызванные планетами-компаньонами, не приводили бы к столь губительным последствиям.

Итак, лучший из всех возможных миров — это старая суперземля, обращающаяся вокруг оранжевого карлика по слегка эллиптической орбите. Шансы найти на ней формы жизни, похожие на те, что существуют на поверхности Земли, наиболее велики. Но как быть, если жизнь развивается не на поверхности планеты? Мы не сможем обнаружить признаки таких форм жизни на далекой планете, но это вовсе не означает, что их там нет.

Глава 15. За пределами зоны жизни

Один из самых соблазнительно выглядящих миров во вселенной «Звездных войн» — лесистый Эндор, населенный эвоками — мохнатыми существами, летающими на дельтапланах. Но Эндор — не планета. Этот покрытый густой растительностью объект представляет собой спутник, обращающийся вокруг необитаемой громады газового гиганта^[39].

Конечно, вяленое мясо эвоков (популярная закуска на планетах внешнего кольца) вряд ли когда-нибудь появится в меню наших ресторанов, а вот пригодные для жизни спутники — перспектива вполне реальная. Наши собственные газовые гиганты окружены большими скоплениями спутников. Если бы они были пригодны для жизни, количество объектов во Вселенной, подходящих для формирования экосистем, умножилось бы в разы. На первый взгляд, близость к газовому гиганту не является гарантией попадания в элиту планетной иерархии по критерию обитаемости. Однако при более детальном рассмотрении оказывается, что, несмотря на удаленность от зоны умеренных температур, спутники наших планет-гигантов входят в число тех мест, где вероятность обнаружения внеземной жизни выше всего.

Вокруг нашего самого массивного газового гиганта — Юпитера — обращается не менее 67^[40] естественных спутников. Расстояние от каждого из них до Солнца в 5 раз превышает расстояние от Солнца до Земли, и ничем иным, кроме как холодными ледяными сферами, эти мини-миры быть не могут. Однако не все так просто, как кажется на первый взгляд. Если судить по земным экосистемам, обязательным условием существования жизни является наличие следующих трех компонентов:

1. Биогенных элементов, включая углерод, кислород и водород, выступающих в качестве строительных блоков живых систем.

2. Воды, обеспечивающей жидкую среду для формирования сложных молекул.

3. Источника энергии для процессов метаболизма.

Поскольку область газовых гигантов находится за снеговой линией Солнечной системы, замерзшей воды в ней более чем достаточно. С другой стороны, в расчете на единицу площади туда доходит лишь около 3% того количества солнечного тепла, которое мы получаем на Земле. Чтобы постоять на поверхности спутника Юпитера Каллисто, вам пришлось бы укутаться потеплее: средняя температура там составляет –139 °C.

Но тут мы сталкиваемся с одной аномалией: в отличие от Каллисто, на котором именно так холодно и спокойно, как и должно быть на таком удалении от Солнца, другой спутник Юпитера, Ио, может предстать настоящим пеклом с самым высоким уровнем вулканической активности в Солнечной системе. Температуры на Ио изменяются в диапазоне от 1500 °C до –130 °C. Разумеется, оба спутника совсем не похожи на место, где могли бы обитать эвоки, но при этом совершенно очевидно, что у бурной активности на Ио есть какой-то другой источник энергии помимо Солнца, а именно гравитационное поле Юпитера.