Возможно, в поисках внеземной жизни, мы ищем в космосе планеты слишком похожие на Землю и совершенно не обращаем внимание на планеты-пустыни типа фантастического Арракиса, которые также могут быть населены.
Опубликовано: 06/11/2020
(Обновлено: 14/11/2020)

Везде на Земле можно найти жизнь, если есть возможность найти воду. Или правильнее, наоборот – где есть вода, там есть и жизнь. Само-собой, что поиски жизни вне Земли проводятся с учетом этого же факта – потенциально обитаемая экзопланета, с общепринятой точки зрения, должна походить на Землю как …да, как две капли воды – или даже превосходить её по этому параметру!

Фантастическая планета Арракис - раскаленная пустыня, которая, тем не менее, населена вполне разумными существами.

Фантастическая планета Арракис – раскаленная пустыня, которая, тем не менее, населена вполне разумными существами.

Планета океанов против планеты пустынь

Астрономы ищут планеты с океанами. Это могут быть либо планеты, похожие на Землю, или сплошь покрытые океаном водные миры, как Ганимед, ледяная луна Юпитера.

Пустынные планеты вроде Арракиса описанного в знаменитой фантастической книге Френка Герберта «Дюна» (или куда более прозаического и привычного Марса) могут на первый взгляд оказаться не самыми удачными кандидатами для поисков жизни, но если немного поразмыслить, может статься, что “планеты-пустыни” вполне способны отодвинуть на второй план влажные миры вроде нашей Земли. Даже более того – планета Венера, настоящий ад Солнечной системы со средней температурой у поверхности 460 градусов по Цельсию, могла быть обитаемым пустынным миром, “всего” около миллиарда лет назад.

Для того, чтобы быть обитаемыми, водные планеты должны быть в особой зоне, в “зоне жизни” своей звезды, где их условия не будут ни экстремально холодными, но и не экстремально горячими. Если планета находится слишком далеко от своего солнца, она замерзает. Если слишком близко, то в атмосфере скапливается водяной пар, накапливающий тепло при испарении все большей жидкости. Это приводит к нарастающему парниковому эффекту и испарению всех океанов планеты, как это случилось с Венерой.

Затем пар поднимается выше, где молекулы воды расщепляются под действием солнечного света. Водород улетает в космос, а кислород окисляет другие элементы, и в результате планета теряет всю свою воду.

Вместо того, чтобы искать планеты с избытком воды, астробиолог из Исследовательского центра имени Эймса Кевин Занле предлагает искать планеты с ее недостатком. Не полностью безжизненные пустыни, а именно те, что и в самом деле напоминают Арракис: то есть “в среднем” довольно жаркие миры, но имеющие своеобразные “оазисы”. По его расчетам такие условия идеальны для возникновения жизни.

Планета Марс представляет собой хо планету-пустыню - правда, в отличие от Арракиса, очень холодную и поэтому необитаемую.

Планета Марс представляет собой хо планету-пустыню – правда, в отличие от Арракиса, очень холодную и поэтому необитаемую.

Уменьшение содержания воды на потенциально обитаемой планете фактически увеличивает зону обитания около ее звезды. Во-первых, на планете меньше воды, которая может замерзнуть (а ведь лед отражает тепло в космос). Так что планета, на которой мало воды, с меньшей вероятностью замерзнет. А значит, она может находиться чуть дальше от солнца. Кроме того, недостаток воды в атмосфере планеты приводит к захвату меньшего количества тепла, что предотвращает возможный парниковый эффект. И чем меньше в атмосфере воды, тем меньше ее улетает, будучи расщепленной излучением. Так что планета может находиться чуть ближе к солнцу, чем ее водный аналог.



Кевин Занле, Ютака Абе из университета Токио и несколько их коллег провели моделирование при помощи нескольких простых трехмерных моделей климата планет размером с Землю. Для получения пустынной планеты, они сохраняли все характеристики Земли, но убирали практически всю воду, которая есть на поверхности.

В результате ученые получили для таких планет, в три раза большую зону обитания.

Анализируя “холодную сторону” границы зоны обитания, ученые обнаружили, что замерзание водной планеты происходит, если она получает 72-90% процентов того тепла, что получает Земля. Вариация возникает из-за разного наклона оси вращения к эклиптике.

Пустынные планеты показали себя лучше в борьбе с замерзанием. Их показатель при аналогичных условиях составляет 58-77%. Так что пустынная планета может быть дальше от солнца, но жизнь на ней будет все ещё возможна.

Если же обратиться к “горячей границе” зоны обитаемости, ученые определили, что на “водных” планетах вода сохраняется в жидком состоянии хотя бы на полюсах, если планета получает 135% земной дозы тепла. Если же планета пустынна, то она может выдержать до 170% земного тепла до того, как вся вода испарится.

Действительно ли только богатые водой планеты могут быть населены живыми существами?

И снова я не могу удержаться от этой аналогии: рассматриваемые учеными “сухие” планеты действительно очень похожи на фантастический Арракис. Хотя гигантские черви обитающие в недрах планеты, все же, скорее всего останутся исключительно на совести Ф. Герберта, в остальном картина подобной планеты, обрисованная в его романах, довольно типична: на экваторе слишком жарко для жизни, но на полюсах есть жидкая вода и жизнь. Занле также полагает, что среднестатистическая пустынная планета имеет больше открытой воды на полюсах, чем Арракис.

Однако, нельзя утверждать, что это исследование поможет найти обитаемые планеты. Для того, чтобы признать планету потенциально обитаемой, необходимо обнаружить на ней воду, а если воды также мало, как на Арракисе, то наши телескопы могут ее просто не заметить.

По мнению Занле, необходимо изменить стратегию поиска обитаемых миров. «Эти планеты могут не иметь заметных признаков воды, но они точно имеют кислород, – говорит он. – Кроме того, как оказалось, вода практически повсеместна, так что ее нельзя считать мерилом обитаемости планеты».

Классическая зона обитаемости звезды, составленная для планеты похожей на Землю

Классическая зона обитаемости звезды, составленная для планеты похожей на Землю. Если мы включим сюда планеты-пустыни, зона обитаемости расширится в 3 раза. Что самое забавное – планеты типа Арракиса, наблюдая с Земли, мы бы даже не рассматривали как обитаемые

Во всяком случае, Занле считает, что обитаемая пустыня будет открыта раньше, чем обитаемый океан. Дело в том, что обитаемая пустынная планета может быть ближе к своей звезде. Это означает, что она вращается быстрее и чаще заслоняет ее, а потому чаще наблюдается нашими телескопами.

Одной из проблем таких миров является опасность лишения воды. Ее малое количество может легко впитаться камнями или мантией. Но, по словам Занле, все планеты потенциально обитаемы, просто для некоторых миров этот период слишком мал для появления настоящей жизни.

Ведь и наша Земля тоже может однажды стать пустыней: по мере старения Солнца, его яркость увеличивается на 9% каждый миллиард лет. Так что когда-нибудь вся вода на Земле будет расщеплена под воздействием солнечного излучения.

Правда, по расчетам ученых, этого можно не опасаться еще несколько миллиардов лет. Земля скорее всего избежит участи Венеры и потеряет всего около трети воды до того момента, когда Солнце умрет.

Рассуждения об обитаемости пустынь ставят один интересный вопрос. Была ли когда-либо жизнь на Венере? Предполагая, что когда-то на этой планете были океаны, ученые считают, что вполне вероятно, что в течение некоторого времени Венера была сухой, но обитаемой планетой.

Венера могла быть обитаемой примерно миллиард лет назад. Тогда она была в чем-то схожа с Землей, но имела очень большое содержание углекислого газа.

«Другие исследования проверят, насколько обитаемой могла быть Венера», – заключает Занле.