Сверхземли названы лучшими приютами для жизни

Многие учёные не перестают восхищаться – как же нам, живым существам, повезло с планетой. И температура правильная, и жидкая вода есть, и других важных соединений в достатке. Между тем существует гипотеза, что Земля – далеко не самый лучший дом из всех возможных, и в Млечном Пути есть миры, возникновение жизни на которых было более вероятно.

Сверхземли (иначе Суперземли) — скалистые планеты, которые по строению похожи на представительниц земной группы, но по массе лежат в диапазоне от 1 до 10 Земель. В Солнечной системе таких миров нет, но у других звёзд их понемногу открывают, число уже приближается к трём десяткам. И самое притягательное в таких открытиях — потенциальная обитаемость.

Если Сверхземля окажется в обитаемой зоне, то есть на её поверхности найдётся жидкая вода, она будет довольно похожа на Землю по многим другим параметрам. И более того, возможно, что для поддержания жизни такие Сверхземли куда более приспособлены, чем даже наша собственная планета.

Так считает Димитар Сасселов (Dimitar Sasselov), астроном из Гарварда, один из группы учёных, впервые составившей модель таких планет, описавшей их расчётную структуру, да собственно и предложившую сам термин super-Earth.

Профессор Сасселов – глава междисциплинарного гарвардского проекта Origins of Life Initiative, над которым работают как астрофизики и космологи, так и химики, биологи, представители других областей науки. Цель – разобраться с рождением и эволюцией планет и закономерностями появления жизни на них (фото Harvard University).

Сначала пару слов о пригодности для проживания. Это не пустые рассуждения. Сенсацию в своё время принесла звезда Gliese 581. У нё были обнаружены две Сверхземли, лежащие в пригодной для жизни зоне, точнее — на самых её границах.

Сначала основные надежды учёные связывали с планетой Gliese 581 c. Позже одна группа напомнила о возможном парниковом эффекте, вследствие которого данная планета может оказаться несколько перегретой, но зато её соседка по системе — более холодная планета Gliese 581 d — в силу того же эффекта может попадать в обитаемую зону.

Размеры обитаемой зоны вообще-то рассчитывают, исходя из параметров звезды. Но существует лаг, связанный уже с самой планетой. Ведь на температуру её поверхности, помимо интенсивности светового потока от солнца, влияют альбедо (о его величине можно догадываться только примерно), а ещё наличие и концентрация парниковых газов.
На данной схеме показано сравнение Солнечной системы и системы Gliese 581. В последней Сверхземли c и d находятся на тёплом и холодном краях зоны обитаемости. Из-за неопределённости некоторых параметров, состава атмосферы этих планет в частности, можно ещё надеяться, что какая-то из них располагает по-настоящему умеренной температурой и жидкой водой (иллюстрация ESO).

Та же система, к слову, служит приютом миру Gliese 581 e, пока удерживающего титул самой лёгкой экзопланеты, открытой у нормальной звезды с минимальной массой 1,9 Земель. Эта планета слишком жаркая, но её обнаружение даёт надежду на скорое нахождение экстрасолнечных миров, равных по весу одной Земле, часть которых вполне может оказаться в обитаемой зоне.

Вернёмся, однако, к Сверхземлям. По диаметру они находятся примерно в диапазоне от 1 до 2 диаметров нашего родного дома. Сила тяжести на поверхности больше, однако не намного – до трёх раз. С трудом, но это выдержит даже человек, не говоря уж об организмах, родившихся и эволюционировавших в таком мире.

Большая гравитация означает, что Сверхземле легче удержать плотную атмосферу – такой разреженной, как на Марсе, "воздушной" оболочки у Суперземли не будет.

В октябре астрономы из Европейской южной обсерватории отрапортовали о прибавке к открытым ранее экзопланетам ещё 32 штук. Одна из находок – Сверхземля у звезды Gliese 667 C. Последняя является компонентом тройной звезды низкой массы. На этом рисунке Сверхземля проходит по диску родного солнца, а на заднем плане правее можно увидеть два других компаньона тройной звёздной системы (иллюстрация ESO).

Зато у Сверхземли должна быть мощная тектоника плит, сильнее, чем даже земная. А тектоника плит, к примеру, оказывает колоссальное влияние на температуру планеты, а значит, и на климат.

Но на этом роль круговорота материала в тонкой "корочке" под нашими ногами не заканчивается. Хотя сопровождающий движение материков вулканизм, к примеру, приводит иногда к катастрофическим последствиям, без тектоники вовсе жизнь не могла бы развиваться, поскольку необходимый для неё углерод был бы похоронен в недрах планеты. А без этого элемента (точнее, без его соединения – углекислого газа) не будет фотосинтеза – энергетической основы для всей пищевой цепи биосферы.

Димитар объясняет, что у более массивной скалистой планеты – кора тоньше, а тектоника происходит интенсивнее. Там будет больше землетрясений и вулканов, что выглядит страшно, но для развития жизни – благо, поскольку поставляет наверх массу необходимых для эволюции веществ.

И вновь Суперземля в системе Gliese 667. Здесь показана сама планета и два удалённых от неё солнца. От своей же материнской звезды (она осталась за кадром) этот мир удалён на расстояние в 1/20 дистанции между Солнцем и Землёй. Весит же новая планета как шесть Земель (иллюстрация ESO).

Ещё один любопытный фактор отличия — естественный спутник. По одной из версий, Луна сыграла крайне важную роль в перемешивании "первичного супа", в котором были "сварены" сложные органические молекулы, ставшие началом жизни.

В дальнейшем же Луна послужила гравитационным якорем, сгладившим долговременные колебания земной оси, а значит — стабилизировавшим климат (в некоторых пределах), что позволило зародившейся жизни развиваться более-менее спокойно.

Но ведь Луна нам досталась в результате колоссальной катастрофы. Каков шанс, что с другими землеподобными мирами на заре их юности случилось такое же событие? Однозначного ответа пока нет. А вот Сасселов, расписывая преимущества Сверхземель, отмечает, что им крупная луна и не обязательна вовсе – стабильное вращение будет обеспечено просто большей массой планеты.

В появлении и дальнейшей эволюции жизни на молодой Земле большую роль сыграли космические факторы: астероидная и кометная бомбардировка и наличие сравнительно крупного спутника (Луны), расположенного к тому же ближе, чем сейчас (иллюстрация Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).

В общем, выходит, что по ряду параметров Сверхземли могут оказаться для жизни даже милее нашего мира. Как тут не вспомнить гипотезу Медеи, согласно которой наша планета обитаема едва ли не чудом, а на деле довольно враждебна, несмотря на расположение в комфортной зоне около Солнца.

Тут, впрочем, существует масса неисследованных ещё тонкостей. Так, одна научная работа обратила внимание на железное ядро Сверхземель, вернее, на тот факт, что не все такие миры могли бы обзавестиcь оным. А ядро генерирует защитное магнитное поле, без которого жизни на поверхности планеты придётся, мягко говоря, туго.

Тем не менее версия о благоприятных Сверхземлях – красива и логична. И она может объяснить парадокс Ферми — почему, если число пригодных для жизни миров и вправду очень велико, мы пока не дождались контакта?

Хотя Сверхземли могут достигать, по определению, массы в 10 Земель, по диаметру и гравитации на поверхности они не столь сильно отстоят от нашего мира. Что до условий обитания, то тут многое зависит не только от близости к звезде и от её спектрального типа, но и от доставшегося планете набора веществ. В этом плане астрономам ещё только предстоит изучение уже открытых миров (иллюстрация с сайта wikipedia.org).

Если другие цивилизации в Галактике развивались преимущественно на Сверхземлях, а не на планетах с такой же массой, как у нашей, то эти цивилизации, что логично, искали бы братьев по разуму на мирах, похожих на свой.

Скромную по весу Землю, на которой, как мы знаем, жизни едва ли не приходил конец (то от глобального оледенения, то от удара астероида и последущих безобразий), инопланетяне просто не рассматривают как надёжного кандидата на обитаемость.

Или всё может быть проще: "Сверхземли начали формироваться в Галактике сравнительно недавно, и потому немногим техническим цивилизациям удалось выйти в космос", — говорит Сасселов. То есть попросту другие разумные обитатели Млечного Пути, если они есть, могут быть столь же молоды, как и мы сами. И точно так же они ещё, быть может, только решают загадку – где в Галактике самые благоприятные условия для жизни и почему им посчастливилось родиться именно на их планете.