Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли - Элизабет Таскер

Формы жизни на планете-сироте наверняка не будут иметь ничего общего с теми солнцелюбивыми существами, которые населяют поверхность Земли. Однако было бы не совсем правильно утверждать, что мы не имеем никакого представления о том, как они могут выглядеть. В земной коре на дне земных океанов имеются так называемые гидротермальные выходы — трещины, в которых океанская вода соприкасается с магмой. Образующиеся в результате этого струи кипятка буквально кишат жизнью, несмотря на отсутствие на такой глубине солнечного света. Не исключено, что именно здесь и зародилась первая жизнь на Земле. Если это действительно так, развитие жизни на блуждающей планете может происходить практически по тому же сценарию, что и на Земле.

Живущих у глубоководных выходов существ называют хемоавтотрофами. Энергию для своей жизнедеятельности они черпают из резких перепадов температуры в области выходов. Несмотря на меньшую эффективность по сравнению с фотосинтезом, такой процесс вполне может обеспечить развитие организмов на планете без Солнца.

Допустив теоретическую возможность существования жизни на планете-сироте, мы можем сделать следующий шаг, выдвинув два интригующих предположения. Во-первых, ближайшим к нам источником внеземной жизни может быть проходящая рядом с Солнечной системой свободнолетящая планета. Во-вторых, выброшенная за пределы звездной системы планета, на которой есть жизнь, может стать средством доставки организмов из одной планетной системы в другую. Таким образом, мы получаем способ распространения жизни по Галактике, который не связан с идеями о независимой эволюции жизни в каждой звездной системе и существовании высокоразвитой цивилизации, способной совершать межзвездные перелеты.

Гипотезу о том, что жизнь была занесена на Землю из космического пространства, называют панспермией. В правдоподобность такого сценария зарождения жизни на нашей планете верят немногие, но представление о блуждающих мирах как разносящих жизнь межпланетных космических кораблях придает ей новое звучание.

Впрочем, даже если бы сложные формы жизни и могли бы развиться в темных трещинах на океанском дне планеты, летящей в межзвездном пространстве, вряд ли бы они имели хоть что-то общее с теми существами, которые мы наблюдаем вокруг нас. Может быть, в поисках внеземной жизни в более привычной для нас среде обитания стоит обратить внимание на планеты, которые походят на нашу?

Как впоследствии отмечал Стивен Кейн, это было время, когда горячие юпитеры все еще были горячей темой — настолько горячей, что за каждым новым открытием обязательно следовала пресс-конференция. Однажды Кейну, который входил в состав группы исследователей, обнаружившей падение яркости звезды из-за проходящей по ее диску планеты, довелось выступать с рассказом о характеристиках нового мира перед толпой журналистов. Находка была газовым гигантом без твердой поверхности. Объем планеты в тысячу раз превышал объем Земли и был практически целиком заполнен атмосферой колоссальных размеров. В центре этого бурлящего моря газа должно быть твердое ядро. Причем давление на его поверхности должно в 40 млн раз превышать давление на поверхности нашей планеты. В условиях сокрушительного давления водород на такой глубине должен переходить в металлическую фазу, которую исключительно трудно воспроизвести даже в лаборатории. Орбита этого горячего юпитера настолько короткая, что год на нем длится всего лишь четверо земных суток. Из-за близости к огненному шару звезды температура верхних слоев атмосферы планеты достигает, согласно оценкам исследователей, умопомрачительно высокого значения — 2700 °C. Когда Кейн закончил свой рассказ, один из журналистов поднял руку и спросил: «Как вы думаете, на этой планете может быть жизнь?»

Нами движет практически непреодолимое желание отыскать пригодную для жизни планету. Идея о возможности существования во Вселенной других планет, на которых могут быть условия для зарождения жизни, завладела воображением людей еще во II веке до н.э. и будоражит наши умы до сих пор: одни с трепетом ждут встречи с внеземными существами, другие руководствуются практическими соображениями, надеясь, что однажды люди обретут второй дом; наконец, третьими движет тяга ко всему неизведанному[31].

В течение последних двух десятилетий существование похожего на Землю мира из области научной фантастики перешло в сферу научных фактов. Начавшись с открытия юпитероподобных миров, обращающихся в непосредственной близости от своих звезд, работа по обнаружению планет достигла стадии, когда мы можем находить планеты, сопоставимые по размеру с нашим каменистым космическим домом. С ростом числа планет, которые своим радиусом и массой все больше походят на нашу, все чаще звучат заявления о второй Земле — «Земле 2.0». Так что перспектива открытия самой настоящей межзвездной сети кофеен уже не кажется такой уж абсурдной. Впрочем, сопоставимые с земными размеры — далеко не определяющая характеристика. Чтобы найти критерии действительно пригодной для жизни планеты, мы должны выяснить, что делает Землю нашим домом.

Словосочетание зона возможной жизни, или, короче, зона жизни, является, наверное, одним из самых досадных терминологических промахов в планетологии. Как и более причудливый вариант зона Златовласки, эти слова вызывают в воображении образы озер с кристально чистой водой, буйной зелени и аппетитно дымящейся тарелки с овсяной кашей на завтрак. К сожалению, все это не имеет никакого отношения к тому смыслу, который вкладывают в него ученые.

Предложивший этот термин в 1959 г. исследователь из Калифорнийского университета в Беркли Су-Шу Хуан понимал под зоной жизни такую область вокруг звезды, в пределах которой на поверхности Земли может существовать вода. Окажись Земля ближе к звезде, ее моря бы испарились. Отдались она от Солнца на слишком большое расстояние, и вода бы замерзла, превратившись в лед. Температура в зоне жизни не слишком высокая и не слишком низкая — она именно такая, какой должна быть.

К сожалению, подобно тому, как у разных людей могут быть разные представления об идеальной температуре овсянки, разным планетам может требоваться разное количество света звезды для формирования оптимальных условий для развития жизни. Доступного в зоне жизни света может оказаться недостаточно для появления кишащих жизнью океанов на планете, условия на поверхности которой отличаются от земных. Например, менее крупная планета, скорее всего, аккумулирует атмосферу меньшей толщины, чем земная, а значит, температура на ее поверхности будет слишком низкой, чтобы даже в зоне жизни на ней были моря с водой в жидкой фазе. С другой стороны, в зоне жизни обнаружено в пять раз больше газовых гигантов, чем каменистых планет: вряд ли кто-нибудь получит удовольствие от тарелки овсянки в адских условиях атмосферы Нептуна. Нахождение в зоне возможной жизни совсем не гарантирует наличие на планете воды. Мир такого же размера, как Земля, сформировавшийся в богатом углеродом протопланетном диске, обречен на абсолютную сухость. Та же участь ждет и планету, не подвергшуюся бомбардировке покрытыми льдом метеоритами.