Мы привыкли к понятию «обитаемой зоны» — области вокруг звезды, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Но что если жизнь не ограничивается одной планетой? Что если она выходит в космос, осваивает другие миры, добывает ресурсы и строит инфраструктуру?
Именно такой вопрос ставит в своей работе астробиолог Калеб Шарф из NASA Ames Research Center. В статье «The Interplanetary Habitable Zone», поданной в The Astrobiology Journal, он предлагает новый взгляд на пригодность планетных систем для жизни — уже не планетарной, а межпланетной.
От обитаемой зоны к межпланетной
Классическая «обитаемая зона» оценивает, может ли на планете поддерживаться жизнь в привычном нам виде. Но она исходит из предположения, что жизнь «привязана» к месту своего возникновения.
Между тем человечество уже делает первые шаги к межпланетному существованию. Если жизнь начинает активно расселяться по системе — с помощью технологий или иных форм адаптации, — условия её выживания определяются не только температурой поверхности.
Шарф вводит понятие межпланетной зоны обитаемости (IHZ) — системы факторов, которые определяют, насколько удобно и устойчиво жизнь может распространяться по всей планетной системе.
Четыре ключевых фактора
В модели IHZ учитываются несколько независимых параметров.
Энергия звезды
Главный источник энергии в планетной системе — излучение звезды. Его поток уменьшается с расстоянием, а эффективность солнечных панелей падает при перегреве.
Таким образом, близость к звезде повышает доступность энергии, но может ухудшать эффективность её использования.
Радиационные риски
Космическое пространство небезопасно. Солнечный ветер, вспышки, выбросы корональной массы и галактические космические лучи повреждают как биологические организмы, так и технику.
Интересно, что солнечная радиация убывает с расстоянием, а поток галактических лучей, напротив, растёт. Внутренние области системы страдают от вспышек, внешние — от космического излучения.
Стоимость перемещений
Чтобы стать межпланетным видом, нужно «платить» энергией за перелёты.
В модели учитываются:
- затраты на выход с поверхности планеты (гравитация),
- перелёты между орбитами,
- посадка и взлёт.
Например, покинуть массивную планету значительно труднее, чем небольшой астероид. Это напрямую влияет на то, какие миры станут центрами активности.
Ресурсы
Любая цивилизация нуждается в материалах — металлах, воде, химических соединениях.
В модели каждой локации присваивается «вес ресурсообеспеченности». В Солнечной системе наивысший показатель получают астероиды: они богаты материалами и не требуют больших энергозатрат для добычи.
Солнечная система против TRAPPIST-1
Автор применяет модель к двум системам: нашей и экзопланетной системе TRAPPIST-1.
Для оценки динамики используется агентная модель: виртуальная популяция начинает с одной планеты и принимает решения — переселяться ли дальше, добывать ли ресурсы, размножаться или рисковать.
Что показывает модель для Солнечной системы?
При умеренных параметрах популяция сначала остаётся на Земле.
Если повысить «ценность» Луны, начинается миграция сначала туда, затем на Марс, а позже — в пояс астероидов.
При увеличении радиационных рисков во внешней системе освоение Марса и астероидов откладывается на десятилетия.
Важный вывод: распределение ресурсов и уровень радиации кардинально меняют сценарий расселения.
А что с TRAPPIST-1?
Система компактна, перелёты между планетами требуют меньше орбитальных манёвров, но есть серьёзная проблема — активная звезда.
Мощный звёздный ветер и частые вспышки создают высокий радиационный фон. В базовом сценарии виртуальная популяция в модели вымирает менее чем за 50 лет.
Даже при снижении уровня радиации устойчивое развитие возможно лишь при наличии богатого внешнего пояса обломков — гипотетического аналога астероидного пояса.
Без него система оказывается значительно менее благоприятной для межпланетной жизни, чем Солнечная.
Кто выигрывает?
Если нормировать параметры относительно Солнечной системы, расчёты показывают, что её межпланетная обитаемость существенно выше, чем у TRAPPIST-1.
Причины:
- умеренная активность Солнца,
- наличие богатого пояса астероидов,
- приемлемые гравитационные барьеры,
- разнообразие типов тел.
Иными словами, Солнечная система может быть особенно удачной площадкой для возникновения космической цивилизации.
Зачем это нужно?
Модель IHZ полезна не только для астробиологии. Она помогает:
- оценивать потенциал экзопланетных систем,
- искать расширенные биосигнатуры или техносигнатуры,
- анализировать перспективы космической экономики.
Главная идея работы — сместить фокус с «где возможна жизнь» на «где возможна межпланетная жизнь».
И если человечество действительно стоит на пороге такого перехода, то наша планетная система может оказаться редким и ценным исключением среди множества звёзд.
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
