Планеты-«глаза» в космосе: Возможно ли здесь существование жизни?

Представьте себе планету, парящую в космическом пространстве и напоминающую гигантский глаз. Это не обязательно научная фантастика. Так называемые «планеты-глаза» вполне могут быть обитаемы.

Поиск экзопланет и особенности красных карликов

За последние тридцать лет поиск планет, обращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца, стал одним из самых успешных и активно развивающихся направлений в астрономии. Особенно многообещающими оказались исследования планет вокруг небольших звезд, поскольку их меньшие размеры позволяют легче обнаружить влияние потенциальных спутников.

Самая маленькая категория звезд — красные карлики (или M-карлики) — является и самой многочисленной в Млечном Пути. Предполагается, что от 60 до 75 процентов всех звезд нашей Галактики — это красные карлики. Они именно таковы, как звучит их название: карликовые звезды красного цвета. Их масса составляет всего от 8 до 60 процентов от массы Солнца, а температура поверхности в среднем на 3000 градусов Цельсия ниже. Таким образом, их светимость достигает лишь от 0,01 до 7 процентов от светимости нашего Солнца. Из-за своей тусклости мы их не видим, несмотря на их огромное количество и относительную близость к нам.

Их высокая распространенность объясняется их невероятно долгим сроком жизни. Чем больше масса звезды, тем сильнее гравитационная сила давит на ее ядро, нагревая его. Это приводит к более эффективному термоядерному синтезу и, следовательно, к гораздо более быстрому расходу топлива. Очень массивные звезды живут всего несколько миллионов лет. Звезды средней массы, такие как Солнце, могут поддерживать запасы водорода в ядре на протяжении нескольких миллиардов лет. Красные карлики же могут существовать до триллионов лет, прежде чем внутренний водород для синтеза иссякнет. Ни один красный карлик, когда-либо родившийся, еще не умер.

Благоприятные условия для обитаемых планет?

Длительный срок существования — это хорошо, поскольку он дает эволюции множество шансов. Если происходят массовые вымирания, как это случалось на Земле, у жизни всегда есть время для восстановления. Маленькие звезды со спокойным уровнем термоядерного синтеза также излучают значительно меньше высокоэнергетического излучения, такого как рентгеновское или гамма-излучение, которое может повреждать, вызывать заболевания и разрушать биологические ткани.

Итак, стоит ли со всей силой бросаться в поиск жизни вокруг звезд, которые облегчают нам обнаружение их планет? К сожалению, есть одна загвоздка: обитаемые планеты вокруг красных карликов, вероятно, будут так называемыми «планетами-глазами».

Зона обитаемости и приливная блокировка

Чтобы планета, по нашим нынешним представлениям, имела хотя бы шанс на жизнь на своей поверхности, она должна находиться на определенном расстоянии от своей звезды. Как правило, эта «зона обитаемости» определяется возможностью существования жидкой воды на поверхности, при условии наличия землеподобной атмосферы. Слишком далеко вода замерзнет, слишком близко к звезде — испарится. Жидкая вода необходима для жизни, поскольку она действует как растворитель, в котором могут растворяться и транспортироваться всевозможные элементы и молекулярные строительные блоки.

У среднего красного карлика, который значительно холоднее Солнца и, следовательно, излучает меньше энергии, зона обитаемости логически располагается ближе к звезде. Там действуют сильные приливные силы, которые в итоге заставляют планету вращаться вокруг своей оси с той же скоростью, с какой она обращается вокруг звезды. Это явление, известное как приливная блокировка, подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли. Это означает, что планета всегда обращена к звезде одной и той же стороной. На этой стороне царит вечный день, в то время как обратная сторона погружена в вечную темноту.

Последствия для климата и возможных условий жизни драматичны. Дневная сторона может настолько сильно нагреться, что вся вода испарится, а поверхность высохнет, в то время как ночная сторона превратится в замерзшую ледяную пустыню. Между ними, в узкой полосе вокруг планеты, так называемой сумеречной зоне, условия могут быть более умеренными. Там Солнце никогда бы не восходило и не заходило, а оставалось бы навсегда у горизонта. Но даже здесь экстремальная разница температур между дневной и ночной сторонами приводит к мощным атмосферным движениям. Горячий восходящий воздух на дневной стороне и холодный нисходящий воздух на ночной стороне могут порождать планетарные штормы, непрерывно проносящиеся над сумеречной зоной.

Имеет ли жизнь здесь шанс? Гипотеза планеты-«глаза»

Если бы мы обнаружили, что жизнь вокруг красных карликов в целом невозможна, нам пришлось бы изначально вычеркнуть примерно три четверти звезд Млечного Пути из поиска внеземной жизни. Это был бы серьезный удар по нашим надеждам на скорое соответствующее открытие.

Однако существуют сценарии, при которых такая планета вполне могла бы быть обитаемой. Решающее значение имеет наличие достаточно плотной атмосферы, которая распределяет тепло и влагу. Тогда дневная сторона не высохла бы полностью, а в ее центре даже мог бы существовать стабильный океан, подпитываемый постоянным циклом испарения, образования облаков и дождя. Вокруг этого океана образовался бы облачный пояс, который частично отражал бы падающий свет и действовал как защитный экран. Ночная сторона, напротив, оставалась бы в глубоком морозе, возможно, покрытая замерзшей водой. Эта поразительная картина — темный, влажный «зрачок» океана, окруженный облачной «радужной оболочкой» и ледяной, белой ночной стороной — издалека напоминает гигантский глаз. Поэтому такие миры и называют планетами-«глазами».

Если жизнь действительно существует вокруг красного карлика, то шансы неплохи, что она обитает на планете-«глазе», одна сторона которой заперта в вечном дневном свете, а другая — в вечной ночи.