Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Кстати, если судить по изображениям звезд в небе Татуина, зона умеренных температур в двойной системе из киносаги «Звездные войны» должна быть очень сильно перекошена. В действительности такое вряд ли возможно. Так что, какими бы суровыми ни изображались условия на поверхности Татуина, скорее всего, планета находилась бы за пределами зоны умеренных температур и была бы непригодна для жизни. Извини, Люк.

Планету, обращающуюся только вокруг одной звезды в двойной системе, поджидают другие опасности. Такая планета движется по орбите S-типа вокруг звезды, которая, в свою очередь, движется вокруг звезды-компаньона. В связи с этим возникает вопрос: как излучение второй звезды влияет на зону умеренных температур вокруг материнской звезды?

Оказывается, тепло звезды-компаньона, как правило, не влияет на границы зоны умеренных температур. Как было показано в главе 9, обычно планеты обращаются вокруг более крупной и яркой звезды — главной в паре. Если звезда-компаньон находится на достаточно большом удалении и не нарушает стабильность орбиты планеты, то практически всегда единственным источником излучения в пределах зоны умеренных температур является главная звезда.

Следовательно, планеты, обращающиеся вокруг одной звезды в двойных системах, имеют столько же шансов оказаться внутри (или вовне) зоны умеренных температур, что и миры в одиночных системах. К сожалению, полностью исключить влияние звезды-компаньона не получится. Даже если в качестве второго источника излучения она и не оказывает ощутимого влияния на планету, ее гравитационное поле играет свою роль. Вместо круговой траектории, которая бы позволила не выходить за пределы зоны умеренных температур, планета под воздействием притяжения второй звезды, вероятнее всего, движется по вытянутой эллиптической орбите. Если допустить, что зона умеренных температур вокруг главной звезды сохраняет форму круглого пончика, при движении по вытянутой траектории планета должна периодически покидать эту область с максимально благоприятными условиями, а потом возвращаться в нее обратно.

Может ли планета с вытянутой орбитой быть пригодна для жизни? При небольшом эксцентриситете и достаточно большой ширине зоны умеренных температур землеподобная планета вполне может оставаться внутри нее. Из-за изменения расстояния до звезды сезоны будут более выраженными, но вода на поверхности такого мира будет оставаться жидкой. В случае выхода траектории планеты за пределы зоны умеренных температур ситуация осложняется, но это совсем не обязательно означает, что последствия будут катастрофическими. Планета на орбите со значительным эксцентриситетом движется тем быстрее, чем ближе она к звезде. Поэтому жаркое лето продолжается на ней лишь небольшую часть года. За столь короткий период, даже несмотря на воздействие высоких температур, большая часть воды должна сохранять жидкую форму: она просто не успеет испариться до того момента, когда условия на планете вернутся к норме. Более того, благодаря такому ежегодному всплеску температур вода не будет полностью замерзать даже в наиболее удаленной от звезды точке орбиты планеты. Моделировать климат с помощью расчетов чудовищно трудно, но все-таки, основываясь на данных существующих исследований, мы можем предположить, что, если средний уровень излучения, получаемого землеподобной планетой от звезды в течение года, сопоставим с тем, который бы она получала внутри зоны умеренных температур, за счет перехода от высоких температур к низким и обратно вода на ней могла бы сохранять жидкую форму.

В процессе развития на планете с вытянутой орбитой организмы могли бы впадать в спячку в периоды экстремально высоких и низких температур в течение года. Легче всего адаптировались бы к таким условиям обитатели океанов, так как в крупных водоемах температура меняется не так стремительно, как на суше. Различные формы жизни эволюционируют таким образом, чтобы пик их активности приходился на период нахождения планеты в зоне умеренных температур, а в неблагоприятных условиях уровень метаболизма снижался, обеспечивая выживание в продолжительные периоды бездействия в укрытии.

Формы жизни на Земле демонстрируют как раз такое защитное поведение. Например, бактерии способны выживать приблизительно в течение недели в условиях открытого космоса, тогда как микроорганизмам достаточно спрятаться за слоем горных пород толщиной несколько сантиметров, чтобы пережить падение метеорита. Конечно, выдержать испытания такого рода могут только крохотные организмы, но это и не удивительно — ведь Земля остается в зоне умеренных температур на протяжении всего года. Если бы она покидала ее, у жизни был бы стимул приспособиться к более суровым условиям, вызванным резкими переходами между сезонами. Само разнообразие жизни на Земле показывает, насколько трудно определить, где она заканчивается и где начинается.

Прочесывая небо в поисках оптимально подходящей для жизни планеты, мы пытались найти близнеца Земли. Разумеется, никто не станет отрицать, что наша планета отлично подходит для жизни, но действительно ли она является лучшим вариантом из всех возможных? Могут ли существовать планеты, с еще более благоприятными условиями для развития жизни — так называемые сверхпригодные для жизни миры?

Как это ни парадоксально, отправной точкой формирования сверхпригодных для жизни условий является та стадия в жизни планеты, при которой вы бы точно не захотели на ней оказаться. Земля изрезана следами непрерывной вулканической активности, атмосфера заполнена побочными результатами этой активности — сернистым газом и метаном; поверхность в отсутствие защитного озонового слоя выжигается ультрафиолетом, на нее выпадают осадки в виде красных и желтых частичек серы; моря красные из-за высокого содержания железа, и под всем этим — микробные формы жизни. Добро пожаловать на Землю, какой она была 2,3 млрд лет назад! Тогда наша планета стояла на пороге самого масштабного вымирания в своей истории.

Примерно за 200 млн лет до того в земных океанах появились сине-зеленые бактерии. С появлением этих микроорганизмов на нашей планете начался принципиально новый процесс — превращение углекислого газа и воды в сахара и кислород с помощью энергии солнечного света. Так на Земле появился фотосинтез.

Эти крошечные машины для фотосинтеза называют цианобактериями. На первых порах выделяемый ими кислород вступал в реакцию с вулканическими газами, что приводило к повторному формированию углекислого газа в сопровождении водяных паров, или — с железом в воде, заставляя его окисляться. Но последовавшее за этим бурное развитие цианобактерий привело к тому, что ресурсов для поглощения выделяемого ими кислорода на планете просто не осталось. Кислород хлынул в атмосферу, спровоцировав так называемую кислородную катастрофу — глобальное изменение ее состава.