Главная » НАУКА » Планеты похожие на Землю, их уже тысячи

Планеты похожие на Землю, их уже тысячи

В настоящее время, планеты похожие на Землю (их называют экзопланетами), были обнаружены за пределами Солнечной системы. Их количество уже достигло трех тысяч. На самом деле, только в нашей Галактике их могут быть миллиарды; их открытие с помощью нового поколения телескопов – лишь вопрос времени.

Планеты похожие на Землю, их уже тысячи

Планеты похожие на Землю, их уже тысячи

Новые миры необходимо классифицировать. В первую оче­редь, разумеется, с точки зрения похожести/непохожести на нашу Землю.

Кому нужны газовые гиганты без твердой поверхности, с ядовитой атмосферой и чудовищным давлением? А их, к сожалению, среди экзопланет – подавляющее большинство. Но есть и планеты, в чем-то подобные Земле. Вот об этом и поговорим.

Методы обнаружения экзопланет

Будем считать, что Земля – идеальное место для жизни; по крайней мере, для белковой жизни, подобной нашей. Что же делает ее такой, какие внешние и вну­тренние условия?

Начнем с внешних условий. Наше Солнце – желтый карлик спектрального класса G с относительно спокойным ха­рактером. Это очень важно – класс зве­зды и характер ее излучения. Считается, что лишь на планетах небольших жел­тых, оранжевых (спектральный класс К) и красных (спектральный класс М) звезд могут быть условия для возникновения и неспешного развития белковой жизни.

Затем планета должна находиться в так называемой «зоне обитаемости»: не слишком далеко от светила, чтобы не за­мерзнуть, но и не слишком близко, чтобы не изжариться. В нашей Солнечной си­стеме в зоне обитаемости находятся три планеты – Венера, Земля и Марс.

Но, ни на Венере, ни на Марсе жизни, подобной земной, нет (разве что какие- нибудь микроорганизмы – и то малове­роятно). Венера и Марс удовлетворяют внешним условиям; кроме того, обе пла­неты – подходящего размера, а значит, и сила тяжести на них несильно отлича­ется от земной. К тому же обе планеты твердые, каменистые, а не газообразные. Казалось бы, что еще нужно для жизни?..

Снимки поверхности Венеры

Снимки поверхности Венеры

А нужны «сущие пустяки»: воздух и вода. Точнее, кислородсодержащая атмосфера и вода в жидком, а не твердом или газо­образном состоянии. И еще один очень важный для жизни фактор: магнитное поле.

Воздух, вода, магнитное поле

Кислород как необходимое условие жизни не просто присутствует в атмо­сфере; его должно быть не слишком много и не слишком мало. В воздухе, которым мы дышим, содержится 21% кислорода. Это оптимальное количество для земных форм жизни.

Допустимое же для людей и большин­ства млекопитающих процентное соот­ношение кислорода в атмосфере лежит в пределах от 19 до 24%. Для более про­стых и неприхотливых организмов оно. возможно, имеет более широкие гра­ницы. Однако более 27% кислорода в воз­духе неблагоприятно даже для растений.

Большую часть атмосферы при этом должен составлять инертный газ (в иде­але – азот, которого в земной атмосфере 78%).

Что касается воды, то она должна быть на планете в значительном количестве и жидком состоянии. Это означает, что хотя бы в летний период, когда планета приближается к своему солнцу, темпера­тура на ее поверхности будет больше нуля. И меньше ста градусов. Лучше всего – меньше пятидесяти, а то, знаете ли, как-то некомфортно… развиваться.

Некомфортно (да и попросту невоз­можно!) развиваться, если у тебя над го­ловой нет мощного радиационного «зон­тика» – так называемых радиационных поясов, порождаемых магнитным полем планеты.

Дело в том, что любую планету постоянно «поливают» жесткие космиче­ские излучения. Это в первую очередь, гамма-излучение собственной звезды, даже такой относительно кроткой и спо­койной, как наше Солнце. Но и излуче­ние далеких звезд и прочих космических объектов (его называют космическими лучами) способно натворить на незащи­щенной планете немало бед.

Нам с вами и в этом смысле исключи­тельно повезло: у Земли есть собственное, достаточно мощное магнитное поле. Твер­дое земное ядро окружено оболочкой из расплавленного металла, движение кото­рого в полном соответствии с законами физики и порождает магнитное поле.

Снимки поверхности Марса

Снимки поверхности Марса

Радиационный пояс – это часть магни­тосферы Земли, расположенный высоко (от трех тысяч до 57 тысяч километров) над ее поверхностью. Именно в нем за­хватывается и удерживается излучение из космоса – заряженные частицы высоких и сверхвысоких энергий.

А скажем, у Венеры и Марса магнит­ного поля нет, поэтому нет и радиацион­ной защиты.

Планеты похожие на Землю и их уже 59

Если учесть все эти обстоятельства, окажется, что из трех тысяч экзопланет на роль новой Земли могут претендовать лишь 2% – хотя теоретически их может быть гораздо больше. Но пока рассмо­трим те планеты, существование которых подтверждено и доказано, а свойства бо­лее или менее исследованы. По послед­ним данным, в этот список входят 59 эк­зопланет земного типа.

Все они вращаются вокруг желтых, оран­жевых или красных звезд, и их орбиты ле­жат в зоне обитаемости. А вот внутренние условия «землеподобия» у всех разные.

ESI - индекс подобия Земле

Для того чтобы классифицировать эти планеты по некоему общему принципу, астрономы, биологи, физики и химики совместными усилиями разработали индекс ESI (индекс подобия Земле). Этот индекс рассчитыва­ется, исходя из радиуса планеты, ее плот­ности, температуры поверхности и других важных параметров. ESI может принимать значения от 0 до 1, где «1» означает полную идентичность Земле. Если это значение лежит в преде­лах от 0,8 до 1, значит, экзопланета может иметь пригодную для жизни атмосферу, жидкую воду и умеренную температуру поверхности.

Разница между «может иметь» и «имеет» весьма существенна.

Так, на первом месте в списке нахо­дится планета Тигарден b, вторая планета звезды Тигарден, находящейся в созве­здии Овна на расстоянии 12,59 световых лет от Земли. Ее индекс ESI равен 0,95.

Но каковы реальные условия на этой эк­зопланете, мы пока не знаем; лишь ре­зультаты компьютерного моделирования говорят нам о том, что там могут быть атмосфера, вода и прочее необходимое для жизни. Вероятность этого достаточно высока, исходя из индекса ESI, но мы пока не располагаем техническими сред­ствами «прощупать» атмосферу и поверх­ность Тигарден b.

Точно так же обстоит дело со следу­ющими тремя «кандидатами в новые Земли». Их индекс ESI также обнаде­живает – от 0,91 до 0,93; но наличие необходимых условий для жизни лишь предполагается. Причина проста: эти миры находятся слишком далеко, гораздо дальше, чем Тигарден Ь, и потому недо­ступны пока для прямого изучения.

И лишь пятая по списку планета, Проксима Центавра b (расстояние от Солнца 4,24 световых года), исследована не­плохо.

Ее индекс ESI равен 0,87. Жизнь на пла­нете возможна; хотя, по нашим меркам, условия там не слишком комфортные.

На Проксиме Центавра b довольно хо­лодно. Температура поверхности если и поднимается выше нуля, то ненадолго и в экваториальных областях. Но вода там может быть в жидком состоянии и при отрицательных температурах, поскольку атмосферное давление на планете не­сколько выше, чем на Земле.

Проксима Центавра b

Проксима Центавра b

Наличие кислорода в атмосфере также вполне воз­можно, хотя его процентное соотношение пока не установлено. Предполагается, однако, что в атмосфере довольно много углекислого газа.

Про магнитное поле ничего пока не известно – а между тем красная звезда Проксима Центавра «поливает» свою пла­нету излучением в десятки раз более ин­тенсивным, чем Солнце – Землю.

Поэтому если магнитное поле есть, а вместе с ним имеется и защитный радиационный пояс, планета останется самым вероятным кандидатом на будущие межзвездные перелеты. Если магнитного поля нет, ле­теть туда в поисках жизни бессмысленно. В этом случае там могут существовать лишь отдельные, устойчивые к радиации микроорганизмы.

Новый фактор

Может показаться, что мы уже устано­вили все необходимые для существова­ния жизни параметры, и таблица планет по индексу ESI нуждается не в пересмо­тре, а лишь в пополнении. Однако послед­ние исследования показывают, что для развития жизни имеет значение не только наличие каменистой суши и жидкой воды, но и их соотношение по занимаемой пло­щади. Оказывается, планета-суша так же не пригодна для земных форм жизни, как и планета-океан.

Эти результаты получили физики из Пот­сдамского института изучения климати­ческих изменений (Германия). Они проа­нализировали соотношение «вода-суша» на Земле и связали его с обитаемостью различных участков нашей планеты.

Им удалось выявить любопытные закономер­ности: к примеру, связь эрозии на суше с населенностью континентальных шель­фов. Оказывается, продукты эрозии явля­ются для обитателей шельфов источником питательных веществ, но понижают коли­чество углерода на суше. Однако это пони­жение компенсируется вулканическими извержениями, обильно поставляющими в атмосферу углекислый газ.

Если магнитное поле есть, а вместе с ним имеется и защитный радиационный пояс

Если магнитное поле есть, а вместе с ним имеется и защитный радиационный пояс

Общий вывод, сделанный немецкими учеными, следующий: все подобные про­цессы связаны так называемой обратной связью. Если бы суши на Земле было больше, чем нынешние 29%, климат на планете был бы более холодным и сухим, что ограничило рост растений и, соответ­ственно, насыщение атмосферы кислоро­дом. Если бы было больше воды (сейчас она покрывает 71% поверхности), шель­фовым морям не хватало питательных веществ, что критически сказалось бы на биоразнообразии нашей планеты.

Иными словами, всех перечисленных выше условий, в том числе наличия жид­кой воды, еще недостаточно для того, чтобы на планете могли развиться слож­ные формы жизни. Требуется еще и пра­вильное соотношение суши и воды.

А значит, список из 59 потенциальных «новых Земель» станет еще короче. На­много короче. Но не стоит огорчаться. Вспомним, что в обозримой Вселенной огромное количество галактик, подоб­ных нашему Млечному Пути, а в каждой галактике могут быть миллионы планет, подобных Земле. По теории вероятно­сти, идеальная планета (то есть, планета, во всем похожая на нашу Землю) обяза­тельно должна найтись среди них. И, ско­рее всего, не одна.

 

 

Оставить комментарий