Где искать жизнь?

Энтузиазм ученых, занятых поисками внеземной жизни, испытывает закономерные взлеты и падения. Многочисленные открытия экзопланет земного типа, совершенные совсем недавно, многим вскружили головы. Речь заходит уже и об исследовании атмосфер, изучении их состава. В ближайшие годы ожидается появление новых поколений супертелескопов наземного и космического базирования, призванных найти все потенциально обитаемые планеты в радиусе сотни световых лет. Однако не всё так просто…

Астрофизики, выступавшие на конференции «охотников за экзопланетами» Habitable Worlds, которая проходила с 13 по 17 ноября в Ларами (США, штат Вайоминг), с гораздо большим пессимизмом, чем прежде, отнеслись к перспективам поиска внеземной жизни. Если раньше планетами, однозначно перспективными с точки зрения появления живых существ, считались те, что находятся в так называемой зоне обитаемости (на таком расстоянии от своей родительской звезды, где вода может оставаться в жидком виде в открытых водоемах), а маркеры в виде наличия воды и кислорода в атмосфере должны были однозначно свидетельствовать в пользу наличия там хотя бы примитивных микроорганизмов, то теперь специалисты заявляют, что те же кислород и метан могут, в принципе, иметь и чисто геологическое происхождение, ну, а планеты, полностью покрытые океаном, наоборот, рискуют оказаться совершенно безжизненными. Обзоры работ на эту тему публикуют журналы Nature [1] и New Scientist [2].

Так, Стив Дэш (Steve Desch), астрофизик из Университета штата Аризона в Темпе, полон пессимизма в отношении того, что близящийся запуск космического инфракрасного телескопа NASA «Джеймс Вебб» поможет нам выявить атмосферу земного типа и признаки жизни. «Планеты могут быть в принципе пригодными для жизни, но при этом оставаться безжизненными», — считает Дэш.

Более того, водный мир может оказаться одним из худших мест для поиска живых существ. В одном из исследований, представленных на встрече, показано, что планета, покрытая океанами, может быть крайне небогата фосфором — т. е. элементом, без которого земная жизнь не могла бы процветать (он необходим для синтеза молекул ДНК и РНК). Согласно другим работам, планета, полностью покрытая очень глубоким океаном, может оказаться геологически мертвой, лишенной каких-либо планетных процессов, которые в свое время обеспечили появление жизни на Земле.

Элизабет Таскер (Elizabeth Tasker), астроном и исследователь экзопланет из Института космических и аэронавигационных исследований Японского аэрокосмического агентства в Сагамихаре (соседняя с Токио префектура Канагава), уверена в том, что наличие какого-либо одного признака обитаемости планеты — еще не повод для оптимизма. Ведь сочетание конкретных геологических процессов с химическим составом планеты может создавать не только благоприятную, но и откровенно враждебную среду для микроорганизмов [3].

В настоящее время астрономы каталогизировали тысячи экзопланет, из которых больше десятка признано потенциально пригодными для жизни. Самая последняя находка такого рода, о которой с помпой было объявлено в конце октября, — это планета Ross 128 b, которая находится от нас на расстоянии 11 световых лет, в созвездии Девы. Год там длится всего 9,9 суток, так как планета вращается всего в 0,05 а. е. от своей родительской звезды, однако тут мы имеем дело с чрезвычайно тусклым красным карликом, имеющим массу 0,15 массы Солнца, поэтому такая дистанция как раз позволяет Ross 128 b иметь жидкую воду на своей поверхности. В зависимости от отражательной способности атмосферы температура там может колебаться в пределах от -60 до +20 °С. Это вторая по удаленности от нас экзопланета земного типа (после Проксимы Центавра b) из всех известных на настоящий момент.

К сожалению, звездные вспышки, случающиеся время от времени на красных карликах, могут оказаться губительны для жизни, поэтому многие ученые вообще отрицают возможность появления живых существ в этих краях. К тому же близкие к звезде планеты обычно гравитационно заперты — вращаются так, что одно полушарие постоянно обращено к светилу, а другое всегда находится в тени (подобно тому, как Луна всегда обращена к Земле одним и тем же боком; ровно так же ведут себя и все ближайшие спутники планет-гигантов), это также снижает перспективы какой-либо жизни.

Космический телескоп «Джеймс Вебб» будет запущен в 2019 году. Значительную часть своего времени он будет тратить на изучение земноподобных миров. Исследователи уже начали анализировать, как можно засечь с его помощью следы кислорода, метана и других «биосигнальных» газов в атмосферах экзопланет. Как же распределять имеющееся у нас ценное время для наблюдений, чтобы повысить вероятность обнаружения жизни? Ученые предлагают ориентироваться на те планеты, которые не только находятся в зоне обитаемости желтых карликов, подобных Солнцу, но и, подобно Земле, сочетают на своей поверхности сушу и океаны. Всё это потому, что миры, у которых нет ничего, кроме воды на поверхности, могут не обладать основными питательными веществами, доступными в формах, которые могут быть усвоены микроорганизмами (разумеется, если жизнь там основана примерно на тех же химических процессах, что и на Земле).

«В нас силен стереотип: если есть океаны, то должна быть и жизнь», — говорит Тесса Фишер (Tessa Fisher), микробиолог из Университета штата Аризона. Ее недавняя работа противоречит этой идее. Фишер и ее коллеги смоделировали ситуацию на «аквапланете» с поверхностью, которая полностью или почти полностью покрыта водой, превышающей запасы воды на Земле в пять раз. На Земле дождевая вода способствует эрозии скального грунта, вымывает фосфор и другие питательные вещества, сносит их в океаны. Однако без какой-либо суши на «аквапланете» фосфор почти не сможет обогащать воду (его будет в 3−4 раза меньше, чем в нашем Мировом океане, поскольку морская вода не столь эффективна в его высвобождении). В океане так и не появятся микроорганизмы, планктон, который мог бы со временем создать кислородную атмосферу (либо его там окажется на порядок меньше, что недостаточно для обнаружения с дальних расстояний). И жизнь искать там почти бессмысленно… Не нужно забывать о том, что больше всего времени на Земле было потрачено отнюдь не на зарождение первых микроорганизмов (они могли появиться уже в первый миллиард лет) и уж тем более не на позднюю эволюцию разумных существ и цивилизаций, обладающих космическими технологиями (это всё произошло вообще стремительно по геологическим меркам, значит, вероятность подобных событий весьма и весьма велика по сравнению с прочими). Основные миллиарды лет были потрачены на то, чтобы земная атмосфера насытилась кислородом биогенного происхождения и послужила бы «топливом» для высокоразвитых многоклеточных. Это своего рода основной барьер на пути эволюции действительно высокоорганизованной жизни.

Планета-океан. Фантазия художника («Википедия»)
Планета-океан. Фантазия художника («Википедия»)
Фишер подчеркивает важность междисциплинарных исследований: «Люди, которые занимаются океанографией и микробной экологией, уже много лет знают, как важна дождевая вода для растворения фосфора, однако астрономы об этом обычно не задумываются. Я считаю, что основной прорыв сейчас состоит в том, что кто-то наконец собрал в одном зале астрономов, океанографов и биологов».

Кайман Унтерборн (Cayman Unterborn), геолог из того же университета, проанализировал воздействие на геологию планеты водной толщи, сопоставимой по массе с 50 мировыми океанами на Земле, и установил, что «самые влажные места во Вселенной» могут столкнуться и с другими неприятностями. Огромный вес всей этой жидкости оказал бы такое сильное давление на морское дно, что внутренняя оболочка планеты вообще потеряла бы пластичность. Между тем для поддержания необходимой для жизни геохимической среды на планете требуется геологическая активность, обеспечиваемая внутренним плавлением мантийных пород и тектоникой плит. В этом случае, как говорит Унтерборн, «слишком хорошо — это тоже нехорошо»: да, вода — это жизнь, но слишком много воды — это уже отсутствие жизни. Между тем богатые водой миры должны быть достаточно многочисленны. Многие планеты, вероятно, изначально формируются далеко от своих родительских звезд при невысоких температурах, где скальные породы легко сочетаются с большим количеством льда. Если такая планета позже мигрирует ближе к своей звезде, то лед растает и покроет всю ее поверхность, разливаясь в виде океанов. Считается, скажем, что по крайней мере некоторые из семи небольших планет, вращающихся возле тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося на расстоянии в 41 световой год от Земли (по иронии судьбы, в созвездии Водолея), обладают значительными запасами воды в открытых водоемах [4].

Вместо того чтобы бросать все свои силы на приоритетное изучение подобных водных миров, Элизабет Таскер предлагает астрономам поразмыслить о возможной эволюции таких планет. «Нам нужно внимательно следить за выбором правильной планеты», — говорит она.

В конце встречи в Ларами между ее участниками был проведен опрос: сможем ли мы найти доказательства жизни на какой-либо экзопланете к 2040 году? Результаты опроса не вызвали оптимизма: 47 респондентов отрицают подобную возможность. Положительный ответ дали лишь 29 участников. Впрочем, большинство всё же склонилось к тому, что инопланетная жизнь будет-таки найдена в 2050-х или 2060- х годах. Так что времени на дебаты о том, где же лучше всего искать жизнь, остается предостаточно.

Докт. физ.-мат. наук Сергей Попов из ГАИШ МГУ, которого мы попросили прокомментировать эту заметку, подчеркнул, что в ближайшем будущем наверняка можно будет найти немало интересных атмосфер и планет в целом, однако полной уверенности в наличии там жизни всё равно не будет.

Максим Борисов
Изображения с сайта exoplanets.nasa.gov

1. nature.com/news/exoplanet-hunters-rethink-search-for-alien-life-1.23 023

2. newscientist.com/article/2 154 137-ocean-covered-planets-may-not-be-the-places-to-search-for-life/

3. dx.doi.org/10.1038/s41550−017−0042

4. www.trappist.one

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
10 Цепочка комментария
30 Ответы по цепочке
11 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
11 Авторы комментариев
Абрам Сол.Алексей Александрович ДемидовБ.ШтернМихаил Эфроимскийres Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Alex
Alex

Непонятное употребление слов «пессимизм» и «оптимизм». «Планеты могут быть в принципе пригодными для жизни, но при этом оставаться безжизненными», ну так и отлично, таких планет нам и надо.

Святослав
Святослав

Мне не понятно одно. Почему сейчас так стремятся найти жизнь именно схожую с земной. Обязательно вода и кислород как главное условие возникновения жизни. А почему не, например, метан и этан как на спутнике Сатурна Титане. Почему не углероды? На мой взгляд искать нужно не водную планету с кислородной атмосферой. Нужно искать каменную планету с атмосферой, с обязательным вращением вокруг своей оси, с сильным магнитным полем защищающим поверхность от звездной радиации, икс и гамма лучей и т. д. Но нн надо привязываться к воде и кислороду. Я думаю что поиск жизни можно начать на Марсе (уже ищут) и Титане. Последний даже на мой взгляд более интересен с точки зрения поиска жизни, т. к имеет развитую гидро — систему, смену времен года, плотную атмосферу, защиту от радиации (за счет магнитного… Подробнее »

wandarer
wandarer

Без химических реакций жизнь маловероятна, значит нужен растворитель. Это вода. Радиация в допустимых пределах нужна, чтобы гнать эволюцию, иначе будет мало мутаций. Так на дальних планетах, где мало света эволюция будет идти черепашьими шагами.

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

Я не специалист в астробиологии. Знаю, что в качестве альтернативы соединениям углерода в качестве основы для жизни рассматривают кремний, но соединения с ним все же гораздо малочисленнее — атомы большей массы с большим трудом образуют нужные связи. У воды тоже есть теоретические заменители, но опять же гораздо более экзотические и менее удачные. Наконец, нам известен только один тип жизни, поэтому логично в поисках ориентироваться на него.

Из опыта этого единственного примера мы можем понять основную сложность развития все более сложных форм жизни — это вопрос получения энергии/питания. Однозначную энергетическую выгоду многоклеточные организмы стали получать лишь тогда, когда смогли перейти на аэробное дыхание. Отсюда — требование кислородных атмосфер…

Разумеется, это все ограничения текущего состояния науки о жизни, но «другой науки у меня для вас, к сожалению, нет…»

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Вопрос любопытный, хотя, похоже, автора больше интересует — где искать свободное место для нашей Жизни? Мне интересен и такой вариант — где место нашей Жизни? У многих научных работников по призванию есть интуитивное ощущение, что мы можем получить хотя бы частичный ответ на этот вопрос, если догадаемся, а лучше — экспериментально узнаем, частью какой ближайшей по размерам дискретности в иерархии живых систем является наш земной Мир. В этом плане, мне нравится попытка Алексея Викторовича Жирмунского и Виктора Ивановича Кузьмина выявить на базе доступного эмпирического знания форму и численное значение критического масштабного множителя, позволяющего, пусть оценочно, предсказывать размеры дискретностей во вложенной иерархической последовательности живых систем. Наглядно их попытку я иногда вижу деревом в духе p-адических чисел, в котором каждый структурный элемент иерархии —… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Любимый день россиян, конечно, пятница, но и воскресенье тоже неплохо. Можно уделить час времени теме статьи. Совсем недавно, каких-то 100 лет назад, физики-теоретики начали конструировать количественную модель возникновения нашей Вселенной, по которой сначала со старта рванула космологическая сингулярность, которая расширяясь, остывая и усложняясь по ходу дистанции, в конце концов, привела к возникновению Жизни — по крайней мере, на Земле. Модель Большого Взрыва почему-то заставляет меня сразу вспоминать замечательного физика-теоретика - Якова Борисовича Зельдовича. Удивительно, насколько вся его жизнь была связана со Взрывом — школьником и молодым нс он самозабвенно увлекался химическим взрывом, позже, уже зрелым мужчиной, дфмн — ядерным взрывом, в том числе управляемым, и на финишном рывке, академиком — космологическим взрывом. Вся его яркая стремительная жизнь — как экспоненциальная стадия взрыва.… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Дагнар. Поиск жизни в праздник.

Работы впереди немало,
Отчет по гранту, се ля ви,
Но тост за то, чтоб всем хватало
Любви!
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Вся жизнь в поиске: где искать — жизнь -> смысл жизни -> интерес в жизни -> … -> как сотворить…
Dagnar. Be as Bee
Bees mining honey, —
Men mining money —
Gold, if look deeper…
Who’s
the Bee Keeper?
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Приношу Дагнару извинения за ошибочное цитирование.
Помещаю авторский вариант стиха на английском и русском.
Dagnar. Be as Bee

Bees collect honey,
Men collect money —
Gold, if look deeper…
Who’s the Bee Keeper?

Пчелы собирают мёд,
Деньги человек гребёт —
Копит Золото народ…
Кто над нами Пчеловод?
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Извинения приняты. Дагнар продолжил авторскую версию.
Dagnar. Be as Bee

Bees collect honey,
Men collect money —
Gold, if look deeper…
Who’s the Bee Keeper?
Wanna break this chain?
Go mine blockchain!

Пчелы собирают мёд,
Деньги человек гребёт —
Копит Золото народ…
Кто над нами Пчеловод?
Чтоб сорваться с той цепи
Код в блокчеине копи!
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Многие полагают — только Творец знает, где искать жизнь.
А геймеры скажут — … ясно где — жизнь в игре.
Юрий Трутнев о Сахарове в интервью Сергею Лескову — …и на прощание Харитон сказал: «Андрей Дмитриевич, а ведь вы — игрок».
Игра — поисковый признак творческой жизни — универсальный способ выйти из пределов привычного — …теорема Гёделя, доктор Ватсон. :).
И почему обязательно искать? Может быть, играючи создавать?

Игры Творца

Игры в слова,
словами,
придуманы не нами.
Игры в Слова —
без конца —
любимые у Творца?
или есть иные —
неземные?
Интересно.
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

К вопросу о научных принципах поиска жизни.
Опыт и наблюдения показывают — маловероятно найти интересную нам Жизнь там, где тишина, спокойствие и порядок — разве только во сне или, например, на кладбище. Самая привлекательная для нас жизнь — на грани дня и ночи — хотя она и тяжелей, чем отдых в Сочи.
Из наук для поиска жизни самая интересная — неравновесная квантовая термодинамика, синергетика — без тепла и кипучей открытости Мира мы не мыслим Жизни. Ниже — одна из частных формулировок одного из её принципов, осознанных нашей Жизнью. :)
Принцип неопределенности Гейзенберга. Улыбка Вселенной.
Свобода,
Братство
и Равенство —
Их не было и не будет.
Причина
любого
процесса —
Неравенство —
Так было, есть и будет.
Если видеть в принципе
только равенство,
Он испугает любого —
огромный выплеск энергии —
спастись времени —
никакого.
В принципе всё
не так просто —
есть в нём знак
неравенства,
он похож на улыбку Вселенной —
не пугайтесь болезни роста.
Интересно.
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

К вопросу о научных принципах поиска жизни. Ещё один поисковый признак — Жизнь как самовоспроизводящаяся флуктуация.
Заповедь Работника.
Всю жизнь,
Всегда,
Везде,
Всего опасаться,
но Никогда,
Нигде,
Ничего,
Никого,
в том числе и себя —
Не Бояться,
и выбиваясь из сил —
играючи в Жизнь —
Улыбаться,
не давая себе и другим
Исчезать,
Растворяться. :)

Послесловие
В Начале было Слово,
всех Дел основа,
а в Конце? — 
всё снова?
Слово в Слово?

За гранью.
Интересная жизни основа —
смесь правды и лжи —
и нашего честного слова.
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Писал «лесенкой», а получилось «стенкой».
Желания детей не всегда коррелируют с возможностями родителей и это, похоже,
не самый слабый стимул делать Жизнь все сложней и интересней.
:)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

К вопросу о научных принципах воскресного поиска самой интересной для нас жизни — социальной. :) Стимулировано статьей Натальи Резник — В бой идут одни старики https://trv-science.ru/2018/03/27/v-boj-idut-odni-stariki/ Мне статья понравилась — живая, заставившая меня вспомнить последнюю страницу изумительной вещи Мориса Метерлинка — «Жизнь пчёл». Странное ощущение от статьи — получается, социальная жизнь насекомых может защититься, сохранить себя только в окружении себе подобных по масштабу и возможностям. От нашей ей не защититься, можно только спрятаться или стать чем-то полезной — это настораживает и, заодно, подталкивает к разумной толерантности, терпимости — живи сам и дай жить другим. По муравьям мало доступной статистики, пчёлы нам ближе и о них знаем больше. Привожу доступную статистику по «культурному» пчелиному социуму. В мире ~ 80 млн пчелиных семей «в ульях». На рынки поставляется… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

К вопросу о научных принципах воскресного поиска человеческой жизни. :)
Основной принцип в сжатом изложении — просто о сложном в формате стиха.
Постой.
Я так не могу.
Конечно.
Мы не спешим.
Я подожду.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Комментарий научного работника.
Опыт и наблюдения показывают — в доступной Вселенной скорость любого процесса равна скорости самой медленной стадии.
Следствие — наш поиск жизни, похоже, не исключение — быстрые стадии ускользают от нас.
Братья Стругацкие — …Тихо, тихо ползи. улитка по склону Фудзи. Вверх, до самых высот!
А хочется побыстрее. :)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Можно и побыстрее, но мы пока не научились. :)
Иерархия скоростей коммуникации, оценки:
с — скорость света и k — критический масштабный множитель Жирмунского-Кузьмина, k=e^(e^e)=3.814*106.
В масштабе биосферы c*k0=2.998*108 м/с,
В масштабе гелиосферы c*k1=1.143*1015 м/с.
В масштабе галактики c*k2= 4.362*1021 м/с.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Добавлю ещё одну скорость коммуникации, самую родную нам --
скорость передачи нервного импульса в биосферном организме. :)
В масштабе организма c*k^-1= 79 м/с.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Никогда не лишне рассмотреть любой поиск, в том числе жизни, с позиций экономики.
И, похоже, легче всего это сделать на примере самого близкого каждому из нас объекта. :)

Моя жизнь —
золото?
капитал?
краткосрочный кредит?
или томление духа?
Нет — это очень сухо
и не избавит от лени.
Я — звено
в бозонной цепи поколений.
И тогда понятен мой интерес —
в бесконечном цейтноте —
любить, рождать, продолжать,
кряхтеть, стонать, смеяться и петь,
работать, работать —
и жить всегда в полете.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Самый понятный нам космологический способ расселения Жизни — панспермия.
Связанные с ней понятия — цепь поколений, принцип Гюйгенса и тёмная материя. :)

Семя попало в Землю.
Ему повезло — решило оно —
и проросло.
Плоды приземлились кругом —
рядом родного древа.
Им повезло — считали они —
и каждое семя стало древом
и центром новой волны.
Сад разрастался —
все дальше от отчего края.
Тот опустел и погас —
до Времени.
Темная почва жила и ждала
Большого Взрыва чувств
и Нового семени :)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Мы появились позже Вселенной. И на Земле не первые. Похоже, мы либо часть коммуникационной — нервной — космологической системы, либо паразиты. Артур Кларк в рассказе «Из солнечного чрева» — «Out of the Sun», допустил второе, но опыт и наблюдения указывают скорее на первое — Владимир Иванович Вернадский в качестве подтверждающего примера отмечает миллиардолетнюю необратимую цефализацию земной Жизни. Сейчас в биосфере только социальный человек наделён желанием и способностью видеть и осознавать Мир как целое в масштабе Вселенной — мы не остановились на коммуникации со скоростью звука и, похоже, не задержимся на коммуникации со скоростью света — объединенными силами естественного и искусственного интеллекта будем пытаться освоить следующую скорость — исключительно, как нам кажется, из своих шкурных интересов. :) Я уже приводил оценку скорости коммуникации в масштабе галактики c*k2= 4.362*1021 м/с, сделанную с помощью масштабного множителя Жирмунского-Кузьмина. Однако… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

В субботу можно на перспективу оценить размеры жизнеспособных космологических дискретностей для человека и его социума. Оценка по формуле d=u*t, где d — линейный размер дискретности и u=c*k^n — скорость коммуникации структурных элементов дискретности, в которой c — скорость света, k — масштабный множитель Жирмунского-Кузьмина, n — номер уровня иерархии. Примем, что социальный человек — мера всех вещей, тогда для него n=0 и t=1секунда/24кадра=0.042 s — период дискретизации — величина, обратная общемировому стандарту кадровой частоты. Размер жизнеспособной дискретности жестко связан со скоростью коммуникации и не может превышать оценку. Конечно, если мы останемся людьми. :) c*k^-1=79 м/с, d~3.3 m, биочеловек c*k0=2.998*108 м/с, d~13 000 km, геосоциум c*k1=1.143*1015 м/с, d~320 au, гелиосоциум c*k2= 4.362*1021 м/с, d~20 000 ly галактосоциум, здесь au — астрономическая единица,… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Заметил ошибку — при переносе из Mathcad, а в текст потерял ноль в числе переключений сон-несон — правильно 30 000. Кстати, нашу способность воспринимать сигналы на больших скоростях коммуникации, Карл Юнг называет синхроничностью.

Быть или не быть?
Конечно, быть —
так интересней.
И хорошо, не одному —
со всеми вместе. :)

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

Уважаемый Максим! Вы пишете, что близкие к звезде планеты обычно гравитационно заперты в спин-орбитальном резонансе 1:1, т. е. вращаются так, что одно полушарие постоянно обращено к светилу, а другое всегда находится в тени. На деле, это не всегда так. Наиболее близкие к звезде планеты часто пребывают в ситуации, аналогичной Меркурию, -- т. е. оказываются гравитационно заперты в спин-орбитаьные резонансы 3:2 или выше. Вероятность попадания близкой планеты в такой резонанс определяется её эксцентрицитетом: чем он выше, тем больше вероятность застрять в высоком резонансе. Вторым важным параметром является температура планеты, ибо от температуры зависит вязкость, а стало быть, и интенсивность приливного взаимодействия (амплитуда момента приливныx сил). От температуры также зависит и постоянная триаксиальность планеты (и соответствующий момент сил). Вот рассчёты для двух планетных… Подробнее »

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

В том фрагменте речь не просто о близких к своим звездам планетах, а о планетах, находящихся в «зоне обитаемости» возле красных карликов — получится ближе Меркурия — где-то на порядок для TRAPPIST-1. К тому же время жизни красных карликов позволяет дольше эволюционировать их планетным системам. Разумеется, исключения всегда возможны, но если еще иметь в виду то, что красных карликов среди звездного населения большинство, то можно счесть, что эта ситуация для «зоны обитаемости» будет встречаться крайне часто и в целом. Впрочем, исключением станут спутники газовых гигантов, освещаемые с разных боков (если среди них достаточно много очень крупных, то может быть повод для бОльшего оптимизма).

PS На удивление много схожих рассуждений в Википедии
https://ru.wikipedia.org/wiki/Жизнепригодность_системы_красного_карлика
https://ru.wikipedia.org/wiki/Альтернативная_биохимия
(в иноязычных вариантах примерно то же)
Конечно, слепо доверять Википедии не след, но там полно ссылок на соответствующие работы…

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

В отношении Трапписта согласен. Рассчёт показывает, что некоторые из ближайших планет сначала побыли в спин-орбитальных резонансах 3:2 или выше. И, нагревшись в этих состояниях (и, соответственно, изменив свою реологию) вышли из этих резонансов и замедлили своё вращение до 1:1. Через несколько дней мы зашлём наш текст в ApJ и, если мои соавторы согласятся, выложим его на ArXiv.org

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

Помимо спин-орбитальных резонансов, существует ещё один любопытный аттрактор. Это т.н. псевдосинхронизм, т. е. ситуация, когда скорость вращения стабильно держится чуть-чуть выше среднего движения. См формулу (1) в этой работе:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004−637X/810/1/12/meta
Попадание в такой аттрактор возможно, если постоянная триаксиальность планеты меньше приливного горба, и если при этом средняя вязкость достаточно низкая.
Скорее всего, это удел либо близких к звезде юпитеров, либо расплавленных и полурасплавленных земель, расположенных куда ближе обитаемой зоны. Теоретически это может быть и планета в обитаемой зоне, если она сплошь покрыта океаном (как Солярис), -- но это уже из области рискованных предположений.

Борис Штерн
Редактор
Борис Штерн

Максим, резонанс 3/2 может быть и у Проксимы b, верхнее ограничение на эксцентриситет позволяет. А у Траппист 1 действительно маловероятно

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

https://ru.wikipedia.org/wiki/Проксима_Центавра_b Возраст 4,85 млрд. лет Элементы орбиты Большая полуось (a) 0,05 а. е. Эксцентриситет (e) 0,35 Орбитальный период (P) 11,186 д. — я, конечно, далек от того, чтобы все тут подсчитать, но, кажется, расстояние, почти на порядок меньшее, чем до Меркурия, дает немного шансов на то, чтобы планета не синхронизовалась. Хотя то, что орбита не круговая, уже само по себе… В любом случае это все интересно и обсуждаемо. Просто посыл был такой, чтобы «охладить излишний энтузиазм». Кстати говоря (опять же найденная цифра, не ручаюсь), пишут, что вроде бы у крупных красных карликов зона жизни может быть до 0,3 а.е., а это лишь чуть меньше орбиты Меркурия, так что в любом случае, конечно, могут быть случаи (из общих соображений),… Подробнее »

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

Вообще, есть, конечно, и доводы в пользу усиления оптимизма. Если даже на Меркурии может быть лед, то и на очень близких к родительским звездам экзопланетах могут быть какие-то умеренные участки (даже на «незапертых»). Тогда отдельный вопрос, насколько реально возникновение жизни на сравнительно небольших участках.

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

Рассчёт показывает, что планеты b, d, e изначально попадают в 3:2 или более высокие спин-орбитальные резонансы. Но в силу того, что в этих резонансах приливное тепловыделение куда выше, чем в случае синхронизма, планеты нагреваются и выходят из этих резонансов. В конечном итоге, планеты d, e синхронизуются, а планета b скорее всего впадает в псевдосинхронизм.

https://arxiv.org/abs/1803.7 453

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

Спасибо, это интересно! Может, имеет смысл написать нам на эту тему статью? Интересно еще и тем, что местами это может показаться контринтуитивным, а так или иначе касается перспектив важнейших планет…

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

Существование несинхронных режимов вращения несколько размывает ближнюю границу зоны обитаемости. Если вращение планеты синхронизовано, то на достаточно близком к звезде расстоянии возникает ситуация, когда освещённая сторона нагрета выше температуры кипения воды (при том, что противоположная сторона остаётся холодной). Однако, если планета пребывает в несинхронном спин-орбитальном вращении, это даёт частичное выравнивание температуры. Для такой планеты зона обитаемости может простираться ближе к звезде.

Михаил Эфроимский
Михаил Эфроимский

Касаемо статьи, я не обещаю, что сделаю это быстро. Но, как будет время, постараюсь что-нибудь набросать. Напишите мне, пожалуйста, на мой gmail адрес

Максим Борисов
Редактор
Максим Борисов

Ну да, ясно, что не срочно, но если есть выходящая в журнале работа, то лучше привязаться к ней, как к прямому информационному поводу. Там могут и другие научные журналисты и издания подтянуться :-) Ближайшую газету я сдаю буквально завтра, следующая соответственно ровно через две недели и т. д. Выпускать будут уже коллеги, но я, разумеется всячески на связи и передам. Письмом тоже продублирую, логично и Борису Штерну это дело курировать. Наши официальные контакты тоже, разумеется, работают — info и admin внизу. Спасибо.

res
res

Пока Земля еще пригодна для нашей формы жизни, следует ИМХО задаться вопросом, а какие формы жизни вообще могут быть. Т. е. какие системы с саморазвитием и воспроизведением можно реализовать при нашем современном знании Природы? Во всяком случае, это выглядит более прагматичным, хотя и спорно))

Alex
Alex
Алексей Александрович Демидов
Алексей Александрович Демидов

Знаете что я думаю, думаю что все же на планете появился первым не просто планктон, но что бы стать планктоном ему бы потребовался кальций.

Абрам Сол.
Абрам Сол.

ПРо кремний упомянули, вспомнил ешё статью о использвании бактериями мышьяка при дефиците фосфора и что все в него упёрлись. ИМХО конечно, но в химии столько растворителей и многие реакции идут не только в водной среде взять хотябы нобелевку по химии в дмф вроде белки работают после всего 5 циклов спонтанных мутаций. так что жизнь всегда найдёт способ приспособиться. вопрос как искать жизнь в радикально отличных от земных условиях с фтором например вместо водорода. тут с марсом то не всё однозначно. может я просто очень люблю sf. надеюсь что меня не несёт как остапа аксайского. голоперидола ему вкатить.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (6 оценок, среднее: 4,33 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: