Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

С другой стороны, в случае с миром большего возраста возникает другая проблема — звезда. Приблизительно 3,5 млрд лет назад Земля находилась в центре зоны умеренных температур в Солнечной системе. По мере старения и увеличения светимости Солнца зона умеренных температур отодвигалась все дальше и дальше от него. В результате наша планета оказалась рядом с ее внутренней границей. Через 1,75 млрд лет Земля выйдет за пределы зоны умеренных температур. Подобно Венере, она превратится в безжизненную пустыню, на поверхности которой из-за высоких температур не сможет существовать вода. Поэтому можно предположить, что, если какая-то планета гораздо большего возраста, чем Земля, сейчас находится в зоне умеренных температур, значительную часть своей юности она должна была провести за ее внешней границей, а значит, на ее поверхности не могла развиться жизнь. Впрочем, и эту проблему можно было бы решить, если бы звезда была несколько иной.

В недрах менее массивных звезд процесс горения протекает не так быстро, как у их более тяжелых собратьев. Поэтому и живут они дольше. Зона умеренных температур вокруг таких медленно стареющих звезд смещается медленнее, чем в Солнечной системе. Но есть у небольших тусклых красных карликов ряд особенностей, препятствующих формированию на планетах вокруг них пригодной для жизни среды. Мы уже упоминали, что миры в окрестностях этих звезд рискуют попасть в приливный захват и захлебнуться в волнах губительной радиации, сводящей на нет любые преимущества неспешной эволюции в зоне умеренных температур. Возможен компромиссный вариант в виде оранжевого карлика — звезды крупнее красных карликов, но меньше нашего Солнца. Оранжевый карлик может светить приблизительно в два раза дольше Солнца, благодаря чему времени для достижения зрелости и формирования пригодных для жизни условий у планеты остается намного больше.

Медленное старение необходимо не только звезде. Для поддержания соответствующих условий на поверхности планеты в ее недрах должна продолжаться геологическая активность. Помимо излучения звезды, планеты согревает изнутри тепло, оставшееся со времени их формирования, а также радиоактивные элементы в мантии и коре. На Земле это тепло дает энергию вулканам и тектонической активности, которая сопровождается перемещением горных пород, обеспечивающим магнитное поле и углеродный цикл. Когда пламя в недрах нашей планеты погаснет, атмосфера перестанет получать углекислый газ в результате вулканических извержений. Количество парниковых газов уменьшится, и Земля замерзнет. Расплавленное железо в ядре нашей планеты затвердеет, после чего исчезнет защищающее нас магнитное поле, оставив атмосферу на растерзание солнечному ветру и вспышкам.

Благодаря большим запасам внутреннего тепла геологическая активность на крупных планетах длится дольше. Правда, здесь важно не перестараться. При слишком большой массе планета вполне может стать мини-нептуном или, по крайней мере, так и не расстаться со своей первичной водородно-гелиевой атмосферой. Наличие столь толстой газовой оболочки сделает невозможным развитие жизни. Более того, из-за колоссальной гравитации на массивной каменистой планете может отсутствовать тектоническая активность: повышенное давление затруднит перемещение горных пород. Разумеется, это скажется на вулканической активности и поставит под угрозу существование магнитного поля. Для поддержания такой же геологической активности, как на Земле, оптимальной для планеты является масса, в два раза превышающая массу Земли. Такой мир должен быть на 25% крупнее Земли, а площадь его поверхности должна быть на 50% больше площади поверхности нашей планеты.

Из-за более сильной гравитации даже такой умеренный прирост массы может привести к изменению рельефа планеты. Поэтому у нашей сверхпригодной для жизни суперземли должна быть более толстая атмосфера, которая будет способствовать формированию более равнинного рельефа в условиях мощной гравитации и интенсивной эрозии. При этом океаны могут превратиться в мелководные моря с длинными береговыми линиями и небольшими островками наподобие тех, что встречаются в архипелагах на Земле. Учитывая, что архипелаги на нашей планете отличаются большим биоразнообразием, такой сценарий является оптимальным для развития жизни.

Кроме того, при большей толщине атмосферы у нее может быть другой газовый состав. Все многоклеточные организмы нуждаются в кислороде, и резкое увеличение количества кислорода на сверхпригодной для жизни планете могло бы расширить возможности для развития. Но и здесь нужна осторожность: к примеру, если текущий уровень кислорода, равный 21%, повысится до 35%, нас ждет бесконечная череда масштабных пожаров. Если небольшое увеличение доли кислорода способно помочь жизни, то его избыток превратит все живое в золу.