Причудливые планеты, которые могут стать новым домом человечества

Причудливые планеты, которые могут стать новым домом человечества

NASA/JPL-CALTECH

Как будет выглядеть человеческая цивилизация в другом мире?

Представьте, что вы будете жить на планете, где в небе солнце стоит на одном и том же месте. Нет восхода, нет заката.

Несколько лет назад я стал одержим планетами, замкнутыми приливными силами. Мир между двух крайностей - одна половина всегда освещена, а другая всегда в темноте - завладел моим воображением. Я понял, что подобные планеты похожи на Землю и могли бы стать домом для наших потомков. Мир вечной тьмы и нескончаемого солнечного света может стать будущим человечества.

Астрономы полагают, что большинство планет в нашей галактике, которые имеют подобную Земле температуру, скорее всего, замкнуты приливными силами. Поскольку их орбитальный период совпадает с периодом их вращения, эти планеты всегда будут направлены к своему солнцу одной и то же стороной.

И причина большого количества таких миров довольно проста. Три четверти солнц в нашей галактике - красные карлики, или «М-карлики», меньше и холоднее нашего Солнца. Любая планета, вращающаяся вокруг одного из этих M-карликов, должна быть намного ближе к своей звезде, чтобы поддерживать человеческую жизнь - так же близко, как Меркурий к нашему Солнцу. И на этом расстоянии гравитация звезды вытянет ее на замкнутую приливами орбиту.

Например, астрономы недавно обнаружили семь планет размером с Землю в пригодной для жилья зоне системы TRAPPIST-1, каждая из которых, вероятно, замкнута.

Моя одержимость этими планетами превратилась в новый роман «Город посреди ночи». Чтобы изобразить все эти странные геологические особенности, я поговорил с Линди Элкинс-Тантон, директором Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона, а также с другими учеными и прочитал столько последних исследований, сколько мог. Больше всего на свете мне было интересно то, как люди будут жить на планете, где небо никогда не меняется.

Первый вопрос: где на замкнутой планете поселились бы люди? Когда я начал работать над своей книгой, самым лучшим ответом был терминатор - полоса сумерек между дневной и ночной стороной.

Даниэль Ангерхаузен, астрофизик, предполагает, что в терминаторе люди могут генерировать геотермальную энергию, используя холодную воду ночной стороны и горячую воду дневной стороны в «своего рода тепловом реакторе».

Людмила Кароне из Института астрономии им. Макса Планка говорит о том, что в таком мире доступ к жидкой воде можно получить через особую систему, которая бы охлаждала ее на дневной стороне и разогревала на другой. В противном случае вся жидкость может замерзнуть на темной стороне, или, что еще хуже, сама атмосфера может замерзнуть в темноте.

«Обитаемость этих планет очень сильно зависит от того, насколько хорошо мы сможем контролировать тепло», - говорит Кароне. Ее компьютерные модели показывают, что у замкнутой планеты могут быть два сильных потока ветра, по одному в каждом полушарии. Они могут немного походить на воздушный поток Земли. Но если планета находится слишком близко к Солнцу, у нее может быть только один поток, непосредственно над частью, ближайшей к Солнцу. В этом случае тепло может быть на дневной стороне.

Даже относительно небольшой перепад температур (скажем, 50 градусов по Фаренгейту) между двумя сторонами может осложнить жизнь на этих планетах. Лора Крейдберг, младший научный сотрудник Гарвардского университета, который изучает атмосферу экзопланет, говорит: «Может ли вся вода планеты замерзнуть ночью? Мы еще не знаем». Океанские течения также могут помочь перенести тепло, но результаты зависят от того, сколько воды должно быть на планете и где находятся континенты.

Один из возможных сценариев для замкнутой планеты - это так называемая модель «глаз Земли», в которой планета сначала полностью покрыта льдом, а затем тает на стороне, обращенной к солнцу. Для наблюдателя из космоса это может выглядеть как глазное яблоко, объясняет Ангерхаузен.

В самых экстремальных сценариях тепло на дневной стороне становится настолько сильным, что вода не может там существовать. Но при достаточной разнице температур она может преобразоваться на темной стороне.

Именно это и происходит на замкнутой планете WASP-103b, мире «горячего Юпитера». По словам Вивьена Парментье из Университета Экс-Марселя, автора (вместе с Крайдбергом) недавнего исследования WASP-103b, молекулы воды разрушаются на дневной стороне планеты, но перемещаются на ночную сторону, где соединяются и образуют облака ... и тогда процесс повторяется.

По словам Кароне, помимо поиска жидкой воды, могут быть и другие проблемы. Красные карлики могут вспыхивать и выбрасывать вещество в космос.

Эти вспышки могут нагревать атмосферу планеты в обитаемой зоне, а выбросы – разрушать атмосферу. Это произошло и с Землей, но она создала другую атмосферу из углекислого газа. Но достаточно сильное солнечное разрушение может не дать сформировать вторую атмосферу в замкнутом мире.

По словам Парментье, даже при наличии атмосферы светлая часть планеты может подвергаться смертельной радиации. Свет красного карлика не даст необходимую длину волн УФ, чтобы можно было образовать озон. Поэтому эта планета, в отличие от Земли, может не иметь озонового слоя.

Любой человек должен есть и дышать, и физики Джозеф Гейл и Амри Вандель заинтересовались тем, могут ли растения пережить вспышки и радиационное воздействие. Сначала растения могут эволюционировать в океане, чтобы использовать защитный слой воды. Но в конечном итоге, если звезда станет менее жестокой, планета может создать достаточно толстую атмосферу, чтобы растения могли расти и на суше.

Однако в атмосфере, которая могла бы поддерживать жизнь, должны быть и воздушные потоки, достаточно сильные, чтобы охлаждать дневную часть планеты. Температура может оказаться примерно такой же, как в тропических частях Земли. Атмосфера также может помочь создать слой облаков, который будет служить постоянной защитой от солнца. Когда ученые создавали компьютерные модели замкнутых миров, они больше стали верить в то, что люди смогут жить за пределами терминатора.

Адив Парадайз из УниверситетаТоронто, предполагает то, как бы это было: люди могли бы жить на дневной стороне, но должны были бы развивать горную промышленность и прокладывать трубопроводы, чтобы перевозить лед с ночной стороны. Многое зависит от того, насколько сильной может быть радиация в дневное время. Парадайз также думает, что люди могут научиться жить на холодной ночной стороне: «Я из Миннесоты. Люди умудряются жить во всевозможных местах, которые астрономы назвали бы «непригодными для жизни».

По словам Парадайза, самой большой проблемой для людей в замкнутом мире может стать совсем другое небо. Если они будут жить на светлой стороне, они «потеряют все знания о вселенной», потому что они никогда не увидят звезд. Их восприятие времени также изменится, потому что «небо останется неизменным».

Я верю, что романы о замкнутых мирах станут популярным поджанром, поскольку мы делаем больше открытий и собираем больше данных. Есть так много замечательных историй о мирах бесконечного солнечного света и тьмы. И мечты о жизни на другой планете - это наши размышления о собственном месте во вселенной.