За последние годы астрономы обнаружили тысячи экзопланет, и многие из них находятся в так называемой обитаемой зоне — области вокруг звезды, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Но, как показывает новый обзор, само по себе это ещё не означает, что планета действительно пригодна для жизни.
Современные исследования всё чаще указывают на решающую роль геологии и внутреннего устройства планет. Именно этому посвящено направление, которое называют экзогеонаукой — наукой о геологических и геофизических процессах на экзопланетах.
Что такое «настоящая обитаемость»
Авторы подчёркивают: привычное понятие обитаемой зоны — лишь первый шаг. Для реальной, «полной» обитаемости (её называют эуобитаемостью) важны дополнительные факторы:
- строение недр планеты;
- тип тектоники;
- соотношение суши и океанов;
- круговорот воды и газов;
- наличие магнитного поля;
- долгоживущая и стабильная атмосфера.
Без этих условий даже планета с водой может оказаться безжизненной.
Почему Земля — редкий пример
Земля сочетает в себе сразу несколько необычных свойств. Среди них:
- подходящая масса, позволяющая удерживать атмосферу;
- активная тектоника плит;
- наличие континентов и океанов одновременно;
- азотно-кислородная атмосфера с умеренным содержанием CO₂;
- магнитное поле, создаваемое жидким металлическим ядром.
Сравнение с Венерой и Марсом показывает, что небольшие различия в ранней эволюции могут привести к радикально разным результатам: парниковому аду или почти полной утрате атмосферы.
Тектоника плит и жизнь
Особое внимание уделяется тектонике плит. Она:
- обеспечивает перенос тепла из недр;
- участвует в круговороте углерода и воды;
- способствует формированию континентов;
- снабжает поверхность питательными веществами.
Хотя на других планетах возможны иные тектонические режимы — «застывшая кора» или вулканическая «тепловая труба», — именно подвижная литосфера считается наиболее благоприятной для долгосрочного существования биосферы.
Континенты важнее, чем кажется
Жизнь нуждается не только в воде, но и в источниках химических элементов. Большая часть фосфора и азота поступает в океаны с суши, в результате выветривания пород.
Исследования показывают, что:
- полностью водные миры и полностью сухие планеты менее продуктивны;
- оптимальным вариантом является баланс между океанами и континентами;
- Земля, вероятно, находится в редком и нестабильном состоянии такого равновесия.
Атмосфера как зеркало внутренней эволюции
Состав атмосферы тесно связан с геологией. В истории Земли он многократно менялся:
- в ранние эпохи преобладали CO₂ и метан;
- затем произошло великое кислородное событие;
- позже сформировалась атмосфера, пригодная для сложной жизни.
Для экзопланет это означает, что отсутствие кислорода не всегда говорит об отсутствии жизни — возможно, планета просто находится на ранней стадии развития.
Магнитное поле: обязательно ли оно нужно?
Роль магнитного поля остаётся предметом споров. С одной стороны, оно может защищать атмосферу от звёздного ветра. С другой — наблюдения показывают, что планеты без магнитного поля тоже способны долго сохранять атмосферу.
Важнее может оказаться не само поле, а:
- толщина атмосферы;
- скорость охлаждения ядра;
- связь между недрами и поверхностью.
Случайность или закономерность?
Отдельный раздел посвящён вопросу: насколько развитие жизни случайно. Эволюция на Земле включала редкие события — массовые вымирания, ледниковые эпохи, удары астероидов.
Это означает, что даже при подходящих условиях жизнь:
- может не возникнуть;
- может не выйти за пределы простых форм;
- может исчезнуть, не оставив следов.
Как мы будем искать жизнь дальше
Авторы подчёркивают: будущие телескопы смогут изучать в основном атмосферы, а не поверхность экзопланет. Поэтому важно научиться связывать наблюдаемые признаки — газы, температуру, облака — с глубинными процессами внутри планет.
Экзогеонаука предлагает именно такой подход: рассматривать экзопланеты как целостные системы, где недра, поверхность, атмосфера и возможная жизнь развиваются вместе.
Шаг за пределы «второй Земли»
Главный вывод работы прост и одновременно радикален: поиск точной копии Земли может быть ошибочной стратегией. Жизнь может существовать в куда более разнообразных условиях, чем мы привыкли думать.
Изучая геологическое разнообразие экзопланет, мы не только повышаем шансы найти жизнь, но и лучше понимаем собственную планету — её прошлое, настоящее и возможное будущее.
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
