Вопреки мнению многих специалистов, "водные миры" оказались потенциально обитаемыми. Чтобы на них могла развиться жизнь, достаточно нескольких простых условий. Такой вывод сделан в научной статье, опубликованной в издании MNRAS Рамсесом Рамиресом (Ramses Ramirez) из Токийского технологического института и Амитом Леви (Amit Levi) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
На сегодняшний день известно около 50 планет земного типа, расположенных в зонах обитаемости своих звёзд. Естественно, что именно они и считаются самыми перспективными кандидатами на наличие жизни.
Однако разнообразие планет в космосе отнюдь не исчерпывается "двойниками Земли". В частности, существуют и экзопланеты, которые можно назвать водными мирами. Они состоят из живительной влаги на десятки процентов, вообще не имея твёрдой поверхности. Для сравнения: Земля, взятая вместе с атмосферой и гидросферой, состоит из воды примерно на 0,02%. В то же время, в отличие от газовых гигантов, такие планеты не имеют в атмосфере значительной доли водорода и гелия. Что можно сказать об обитаемости таких миров?
Жизнь прочно ассоциируется с водой. И, казалось бы, чем больше этого вещества, тем выше шансы на зарождение биосферы. На самом деле всё совсем не так просто. Во-первых, всё совсем не просто, а во-вторых, всё совсем не так.
Одним из важных условий стабильного климата считается постоянное содержание в атмосфере углекислого газа. На Земле благодаря обилию суши действует карбонатно-силикатный геохимический цикл (carbonate–silicate cycle), который и поддерживает это равновесие. Водные миры, как считалось ещё совсем недавно, не могут похвастаться таким механизмом.
Кроме того, для образования биологических молекул обилие жидкой воды не всегда полезно. Должны быть какие-то относительно сухие среды вроде пересыхающих луж или даже остывающей лавы. Здесь "планета Вода" тоже однозначно проиграла бы планете Земля.
Однако авторы нашли решение. Они развили идею, высказанную Леви и коллегами в одной из предшествующих работ. При определённых условиях морские полярные льды обогащаются атмосферным углекислым газом, в частности, за счёт образования клатратов. Такой лёд играет роль "резервного склада", в котором скапливается лишний CO2, если в атмосфере его становится слишком много, и откуда запасы углекислого газа пополняются при "нехватке". Таким образом поддерживается постоянное содержание этого вещества в атмосфере, важное, как мы помним, для стабильного и благоприятного жизни климата.
Кроме того, периодически тающие приполярные морские льды могли бы играть роль той самой альтернативной среды, необходимой, по современным представлениям, для зарождения жизни.
Какими должны быть условия на планете, чтобы там заработал этот спасительный механизм? Это и выясняли авторы в своей нынешней работе. Использовав климатические модели, они рассчитали необходимые параметры. Результаты кратко сообщаются в пресс-релизе исследования.
Во-первых, разумеется, необходимо достаточно высокое содержание углекислого газа в атмосфере. Во-вторых, экзопланета должна вращаться вокруг своей оси как минимум в три раза быстрее Земли. В-третьих, мир должен находиться на подходящем расстоянии от своего солнца.
Исследователи рассчитали нужные дистанции. Для звёзд спектрального класса G2, к которым относится и Солнце, она оказалась равна 1,23 – 1,65 расстояния от Земли до светила. Для более холодных звёзд классов K и M эта величина, естественно, меньше. Для самых холодных, класса M8, она составляет лишь 0,0428–0,0617 упомянутой дистанции. Примечательно, что благоприятная область вокруг светила в основном совпадает с зоной обитаемости всех упомянутых звёзд.
Впрочем, авторы предупреждают, что для самых маленьких из них, уступающих Солнцу по диаметру в два раза и более, предложенный ими механизм, скорее всего, работать не будет. Для поддержания воды в жидком состоянии планета должна быть расположена слишком близко к этому крохотному светилу. На таком расстоянии гравитация неминуемо развернёт этот мир одной стороной к его солнцу (подобно тому, как одной стороной к Земле повёрнута Луна). В этом случае на экзопланете установится весьма своеобразный температурный и ветровой режим, и все климатические модели полетят вверх тормашками.
Важно, что исследователи рассчитали наблюдательные характеристики, которые должны иметь планеты, обладающие упомянутым механизмом кроговорота CO2. В частности, это соотношение углерода и кислорода в атмосфере, равное 0,5. Космический телескоп "Джеймс Уэбб", который планируется запустить в ближайшем будущем, сможет определить эти характеристики и тем самым вычленить "подозрительные" планеты.
