В прошлом мы много раз говорили, что Земля - лучшая планета во Вселенной. Куда бы мы ни пошли, где бы мы не искали, мы никогда не найдем планету, которая была бы лучшим домом для земной жизни, чем Земля. Конечно, это потому, что мы и вся другая жизнь на Земле эволюционировали в этой среде. Эволюция приспособила нас к этой планете, и вряд ли мы когда-нибудь сможем найти другую планету, столь полезную для нас.
Тем не менее, лучшая ли это планета? Есть ли места во Вселенной, где могут быть условия для большего разнообразия жизни?
Тот факт, что у нас вообще есть жизнь на Земле, удивителен. Мы находимся в обитаемой зоне звезды главной последовательности, которая не производит слишком много солнечных вспышек-убийц.
У нас плотная атмосфера, заполненная кислородом и азотом, и мы можем дышать. Планета достаточно велика, чтобы по-прежнему иметь жидкое ядро из расплавленного железа, который поддерживает планетарное магнитное поле. Это, в сочетании с плотной атмосферой, защищает поверхность планеты от космических лучей - смертельного ультрафиолетового излучения от Солнца и опасных солнечных бурь.
У нас относительно большая Луна, которая, вероятно, поддерживает нашу планету более устойчивой в ее осевом наклоне, с приливами, которые помогли ранним жизненным формам перейти от океанов к земле. Но при этом наш спутник не слишком большой.
У нас есть огромные океаны, которые помогают регулировать климат планеты, перемещая теплые воды в более холодные регионы, чтобы сделать их более разнообразными и пригодными для жилья.
Этот список можно продолжить, и я уверен, что есть факторы, которые мы еще даже не обнаружили.
И когда дело доходит до Земли, жизнь процветает, находя свой путь в каждой возможной экологической нише, эволюционируя, чтобы справиться со жгучим холодом, сильной жарой, интенсивным давлением на дне океанов, даже в городах, живя рядом с человеком.
Но может ли Земля быть лучше? Могут ли быть планеты, которые являются суперобитаемыми?
Если есть что-то, чему нас научила астрономия, так это то, что мы не особенные. Мы не центр Солнечной системы. Это не особое место или время во Вселенной. И это, вероятно, означает, что Земля не лучшее место для жизни. Это лучшее место для людей, но не для жизни.
Согласно статье, опубликованной в 2013 году, астробиолог из Пенсильвании Рави Кумар Коппарапу и другие вычислили, где должны быть края обитаемой зоны звезды, основываясь на современных климатических данных. Они подсчитали, что обитаемая зона вокруг звезды солнечного типа должна быть в 0,99 - 1,7 раза больше расстояния от Земли до Солнца.
Это означает, что Земля фактически находится прямо на внутренней границе обитаемой солнечной зоны. Если бы она было ближе к Солнцу, мы бы ощутили парниковый эффект, такой как на Венере.
Вы, вероятно, хотите быть ближе к середине обитаемой зоны, где орбитальные изменения не будут толкать вашу планету в крайности.
Земля относительно молода. Принимая во внимание тот факт, что планета существует всего 4,5 миллиарда лет, мы знаем, что многоклеточная жизнь образовалась всего лишь несколько сотен миллионов лет.
Солнце нагревается, и, поскольку мы так близки, у нас на самом деле есть всего несколько сотен миллионов лет, самое большее миллиард лет, прежде чем температура поднимется и океаны испарятся. Но что, если бы жизнь могла получить миллиарды лет эволюции для образования новых, более разнообразных форм жизни?
Вы думаете, что утконос необычен? Просто представьте, что вы получите с помощью еще 2 миллиардов лет эволюции. Или 20 млрд.
Рене Хеллер и Джон Армстронг в газете «Сверхзаселенные миры» от 2016 года исследуют условия, которые могут сделать планету максимально пригодной для жизни. Это очень читаемая статья со множеством интересных идей. Если вы писатель-фантаст, ищущий какие-то идеи по созданию мира, обязательно советуем прочитать.
Они предполагают, что звезды с меньшей массой, чем у Солнца, классифицируемые как K-звезды, являются, вероятно, лучшими кандидатами на разнообразие, поскольку они долговечны и относительно устойчивы. Звезда K-типа будет иметь продолжительность жизни 20-70 миллиардов лет и при этом у них не наблюдаются супервспышек, которые могут погубить все живое.
Также необходимо, чтобы другие планеты в звездной системе могли перенаправлять астероиды и кометы на родную планету, чтобы доставлять воду и другие химические вещества, необходимые для жизни. В нашей Солнечной системе за это отвечает Юпитер.
И в идеале вам нужно несколько обитаемых планет в одной системе, способных отправлять жизнь туда-сюда. Процесс, известный как панспермия.
Еще лучше иметь двойную планету, где два мира вращаются вокруг друг друга, влияя приливными силами и обмениваясь жизненными формами туда и обратно.
И мы только начинаем!
Сделайте планету больше, и вы получите большую площадь поверхности для воды, а также большую площадь поверхности для различных форм жизни, чтобы у них была возможность использовать различные ниши.
Итак, мы говорим о большой, более массивной планете. Как только вы получите примерно вдвое большую массу Земли, тектоника плит начнет отключаться, поэтому постарайтесь не превышать допустимый размер.
Вам также нужен мир, достаточно большой и достаточно горячий для того, чтобы движение железных сплавов в его ядре поддерживало магнитосферу всей планеты.
Вы, вероятно, беспокоитесь о поверхностной гравитации, но планета с удвоенной массой Земли должна быть примерно на 40 процентов больше, чтобы иметь примерно такую же поверхностную гравитацию.
На недавней конференции в Барселоне доктор Стефани Олсон из Чикагского университета представила работу, которую они проделали в поиске среды, которая наилучшим образом сможет поддерживать жизнь на экзопланетах.
Они использовали инструмент НАСА под названием модель общей циркуляции ROCKE-3-D. Это действительно удивительный инструмент, который находится в свободном доступе. Вы можете зайти на сайт и посмотреть, какие будут условия в разных мирах, от древней Венеры до планет, вращающихся вокруг Проксимы Центавра.
Вы можете моделировать их температуру воздуха, количество осадков, концентрацию почвы и многое другое.
Позвольте мне показать вам несколько примеров. На изображение выше: Земля с температурой воздуха около 35С вблизи экватора и ниже -60 С на полюсах.
Но вы можете заменить Землю древней Венерой, как планета могла выглядеть 2,9 миллиарда лет назад, когда Солнце было на 20 процентов тусклее, чем сегодня. Однако её орбита также составляла 243 дня и, вероятно, Венера имела неглубокий океан.
А вот планета, вращающаяся вокруг звезды Проксима Центавра – красного карлика, который является ближайшей звездой к Солнцу. Поскольку экзопланета вращается так близко к родительской звезде, она, вероятно, является приливно-заблокированной. Это оказывает существенное влияние на температуру планеты, ведь одна сторона всегда обращена к звезде, а другая - напротив.
Олсон и ее команда использовали это программное обеспечение для моделирования климатических и океанских сред обитания различных видов экзопланет. Здесь, на Земле, разнообразие жизни зависит от того, как материал поднимается из глубин океанов, возвращая его на поверхность, где жизнь может его использовать.
Больше подъема глубинных вод на поверхность означает больше биологической активности, больше разнообразия.
Другими словами, чтобы найти планеты с наибольшим разнообразием жизни, нам необходимо найти миры, которые имеют сильную циркуляцию мирового океана.
Есть ли что-нибудь лучше, чем Земля? По словам Олсона, если планета вращается медленнее, имеет более высокую плотность атмосферы и имеет континенты, то вы можете увеличить количество циркуляции океана.
И это дает нам представление о том, что астрономы будут искать, исследуя внесолнечные миры. Когда миссии НАСА LUVOIR (англ. Large UV Optical Infrared Surveyor, рус. Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный исследователь) или HabEx (Habitable Exoplanet Imaging Mission, «Миссия по поиску обитаемых экзопланет») запустят в 2030-х годах, они смогут напрямую отображать поверхности экзопланет.
Мы действительно не должны удивляться, если в Млечном Пути мы найдем супер обитаемые миры, миры, которые явно более обитаемы, чем Земля. Еще раз, оказывается, мы не особенные. Хорошо, что, по крайней мере, у нас будет компания.