Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Таким образом, расстояние от центрального тела не единственный критерий. Концепция зоны обитаемости дает простое и понятное направление поиска, но направления не являются жесткими. Жидкая вода не обязана существовать внутри зоны обитаемости и вполне может существовать за ее пределами. Планета, расположенная близко к звезде, может находиться в слишком горячей зоне, но если она состоит со своей звездой в спин-орбитальном резонансе 1:1, то получается, что она всегда обращена к звезде одной и той же стороной — и тогда на этой стороне очень жарко, а на другой — чрезвычайно холодно. В промежутке при этом имеется переходная температурная зона под прямым углом к экватору. (На раскаленном Меркурии в полярных кратерах, куда никогда не проникают солнечные лучи, есть лед. И эта планета даже не состоит с Солнцем в резонансе 1:1.) У планеты с покрытой льдом поверхностью может быть какой-то внутренний источник тепла — в конце концов, у Земли же он есть, — который расплавляет часть льда. Толстая атмосфера с большим содержанием углекислого газа или метана тоже способна разогреть планету. Неустойчивая ось вращения может помочь планете остаться теплой вне обитаемой зоны, неравномерно распределив тепло. Планета на вытянутой орбите может запасать энергию вблизи звезды и высвобождать ее, отдаляясь, даже если в среднем она и не будет попадать в обитаемую зону. Вблизи красного карлика может находиться планета с толстой облачной атмосферой, помогающей более равномерно распределить тепло.

В 2013 году телескоп Kepler нашел две экзопланеты, похожие на Землю сильнее всех открытых на тот момент. Обе эти планеты обращаются вокруг одной и той же звезды Кеплер-62 в созвездии Лиры и обозначаются Кеплер-62e и Кеплер-62f. Обе они по диаметру примерно на 50 % больше Земли и, возможно, представляют так называемые суперземли — каменные тела тяжелее Земли, но не такие массивные, как Нептун. Или, возможно, они состоят из спрессованного льда. Эти планеты уверенно располагаются в зоне жизни звезды Кеплер-62, так что при подходящих условиях (таких как схожая с земной атмосфера) на их поверхности могла бы быть жидкая вода.

В начале 2015 года NASA объявило об открытии двух новых экзопланет, еще больше похожих на Землю. Кеплер 438b на 12 % больше Земли и получает на 40 % больше энергии от своей звезды, которая находится от нас на расстоянии 479 световых лет. Кеплер 442b на 30 % крупнее Земли и получает на 30 % меньше энергии; до ее звезды от нас 1292 световых года. Их существование невозможно подтвердить по соответствующим колебаниям блеска звезд. Вместо этого астрономы используют тщательное сравнение результатов измерений и их статистический анализ. Судя по размеру, это, вероятно, каменные планеты, хотя их массы нам неизвестны. Находятся они в зоне обитаемости, так что на них вполне может быть жидкая вода.

Среди других подтвержденных экзопланет, похожих по своим характеристикам на Землю, Глизе 667Cc и 832c, а также Кеплер 62e, 452b и 283с. Пока неподтвержденный кандидат в планеты от Kepler KOI-3010.01 тоже относится к земному классу, если существует. Миров, подобных нашему, много — и недалеко, по космическим меркам, но для техники сегодняшнего дня или представимого будущего они совершенно недостижимы.

Питер Бехрузи и Молли Пиплз пересмотрели и заново интерпретировали статистику экзопланет Kepler в контексте нашего знания о том, как возникают звезды в галактиках; они вывели формулу того, как меняется со временем число планет во Вселенной. Долю землеподобных планет тоже можно вывести из этого числа. Добавив в формулу нынешний возраст Вселенной, исследователи получили оценку: они считают, что в настоящий момент существует примерно 100 квадриллионов землеподобных планет. Это приблизительно по 500 млн планет на галактику, так что в нашей Галактике, вероятно, имеется полмиллиарда планет, очень похожих на нашу.

Фокус внимания астробиологов в настоящее время смещается от буквально землеподобных планет к мирам других типов, в которых можно разумно предположить вероятность жизни. По результатам моделирования, которое провели Димитар Сасселов, Диана Валенсия и Ричард О’Коннелл, суперземли могут оказаться более подходящими для жизни, чем наша собственная планета. Причина — в тектонике литосферных плит. На Земле движение материков помогает стабилизировать климат, осуществляя рециркуляцию углекислого газа через океанское дно, субдукцию и вулканы. При стабильном климате у воды больше шансов сохраниться в жидкой форме, а это, в свою очередь, дает жизни, если она основана на воде, больше времени на развитие. Так что дрейф континентов может повышать пригодность планеты для жизни.

Группа Сасселова обнаружила, что, вопреки ожиданиям, континентальный дрейф, вероятно, представляет собой обычное явление и может происходить в том числе и на более крупных, чем Земля, планетах. Литосферные плиты там должны быть тоньше, чем здесь, и двигаться они должны быстрее. Так что и климат на суперземле, по идее, должен быть еще более стабильным, чем у нас, что облегчило бы развитие сложных форм жизни. Вероятное общее число землеподобных планет довольно велико, но, по сравнению с другими, такие миры встречаются редко. Однако суперземель во Вселенной должно быть гораздо больше, что сильно улучшает перспективы для землеподобной жизни. Так что хватит говорить о том, что Земля — «редкая планета». Мало того, Земля не слишком подходит для тектоники материковых плит, она едва-едва укладывается в самый нижний сегмент диапазона подходящих размеров.

Вот вам и Златовласка.

Возможно, жизни вообще не нужна планета.

Не стоит так легко сдаваться, когда речь идет о нашей собственной звездной системе. Подумаем: если жизнь все же существует еще где-то в Солнечной системе, где именно ее можно с наибольшей вероятностью обнаружить? Насколько нам известно, единственная обитаемая планета в обитаемой зоне Солнца — это Земля, так что на первый взгляд ответ на поставленный вопрос должен быть «нигде». На самом же деле места, где с наибольшей вероятностью может существовать жизнь — вероятно, не сложнее бактерий, но все же жизнь, — это Европа, Ганимед, Каллисто, Титан и Энцелад. На крайний случай — Церера и Юпитер.

Карликовая планета Церера находится на внешней границе обитаемой зоны и имеет разреженную атмосферу, содержащую водяной пар. Аппарат Dawn сфотографировал яркие точки на внутренних стенках одного из кратеров, которые ученые сначала приняли за лед; сейчас, однако, известно, что это выход одной из солей магния. Если бы это действительно был лед, то можно было бы утверждать, что Церера обладает одним из ключевых элементов, необходимых для землеподобной жизни, хотя и в замерзшем виде. Лед, вероятно, присутствует на большей глубине.