Главная » Хабрахабр » [Перевод] Спросите Итана: была ли жизнь на Земле возможной в любом другом месте нашей Галактики?

[Перевод] Спросите Итана: была ли жизнь на Земле возможной в любом другом месте нашей Галактики?


Планета-кандидат на появление жизни без сомнения испытывает катастрофические события и периодические вымирания. Если жизни суждено выжить и развиться, на планете должны быть определённые условия для её существования

По крайней мере, мы так считаем. В нашей Галактике есть сотни миллиардов звёзд, у многих из которых есть планеты размером с Землю, находящиеся на нужном расстоянии от своей звезды для того, чтобы на их поверхности могла быть жидкая вода, поэтому у жизни есть шансы появиться по всему Млечному Пути. Именно об этом спрашивает нас читатель:
Но разве не может быть так, что наши условия на нашей планете как-то выделяют нас и ту жизнь, которая появилась и развилась на Земле?

Если бы мы были на самом его конце? Что произошло бы, если бы наша Солнечная система сформировалась чуть дальше по рукаву Галактики? Поменялся бы от этого наш климат? А что, если бы вместо огромной чёрной дыры в центре, там оказалась бы наша Солнечная система? Смогли бы мы выжить?

Давайте посмотрим, что в таком случае поменялось бы.

Иллюстрация протопланетного диска, в котором планеты и планетезимали создают «борозды» в процессе формирования. Внешний диск обеспечивает материал, который в итоге оказывается в мантиях, коре, атмосферах и океанах таких планет, как наша

Молекулярное облако газа с определёнными обогатившими его веществами – порядка 2% тяжёлых элементов по массе, 28% гелия и 70% водорода – сжалось и породило новые звёзды. Мы достаточно хорошо осведомлены о том, как и что развивалось в нашей Солнечной системе за последние 4,5 млрд лет. Одной из них суждено было стать нашим Солнцем, сформировавшимся вместе с окружающим его протопланетным диском, как происходит практически у всех звёзд.

Наиболее массивные гигантские миры удержали большое количество легчайших элементов (водорода и гелия), а мелким скалистым мирам этого не удалось. За десятки миллионов лет горячее Солнце выпарило материал внутренней части диска, а внешняя, более холодная часть, упала внутрь и собралась вокруг народившихся ядер. Всё остальное сделали гравитационные взаимодействия, что и определило сегодняшний облик Солнечной системы.

В отличие от других скалистых планет Солнечной системы, только у Земли есть Луна, вызывающая приливы с отливами, и поддерживающая в стабильном состоянии наклон оси. Многие свойства Земли и Солнечной системы кажутся особенными, но могут и не быть необходимыми для возникновения жизни. И, в отличие от большинства звёзд в Галактике, мы расположены на краю завитка спирального рукава, в 25 000 световых годах от галактического центра. В отличие от многих других звёздных систем, в нашей есть гигант – Юпитер – находящийся совсем немного дальше пояса астероидов.

На сегодняшний день неизвестно, какие звёзды и регионы Галактики способны поддерживать жизнь
Структура нашего Млечного Пути достаточно неплохо размечена, включая и положение нашего Солнца.

Мы пережили множество массовых вымираний, причины большей части которых нам точно неизвестны. 4,5 млрд лет жизнь на Земле продолжала выживать и эволюционировать, вырабатывая всё больше сложности, разнообразия, и кодируя в ДНК всё больше информации. Шло время и продолжалась биологическая активность. Хотя от 30% до 70% всех видов живых существ исчезли в то или иное время, за последний промежуток, с момента падения гигантского астероида 65 млн лет назад, жизнь на Земле не прерывалась.

Крупнейшее из известных — массовое пермское вымирание, произошедшее 250 млн лет назад, причины которого до сих пор неизвестны.
Процент вымерших видов в различных временных интервалах.

Какие могут привести к появлению планеты, история жизни на которой будет отличаться от нашей, но при этом жизнь на ней будет возможна? Но из всех имеющихся у Земли свойств, какие совершенно необходимы для жизни?

Но это не пустые догадки; это теоретические заявления, выдаваемые при помощи наилучших достижений науки на сегодняшний день. Пока мы не найдём жизнь за пределами Земли, на планетах за пределами Солнечной системы, ответы на подобные вопросы неизбежно будут чисто умозрительными. На основе всего, что нам известно, мы считаем, что условия, позволяющие жизни существовать, гораздо разнообразнее и гибче, чем могло бы представить себе большинство людей.

Луна стабилизирует нашу орбиту, и замедляет наше вращение.
Когда северный полюс Земли максимально отклонён от Солнца, он максимально наклонён в сторону полной Луны, находящейся на другой стороне Земли. Неизвестно, обязательно ли наличие такой луны, чтобы на планете развилась и поддерживалась жизнь.

Гравитационное взаимодействие с ним поддерживает стабильность оси вращения нашей планеты. Возьмём, к примеру, крупный спутник Земли. У такого мира, как Марс, наклон оси сейчас почти такой же, как у Земли: около 25°. Текущий наклон оси составляет 23,5°, но на очень длинных промежутках он варьируется от 22,1° до 24,5°. Но на промежутках в десятки миллионов лет он меняется в десять раз сильнее нашего – от 13° до 40°.

Но пока жизнь сможет пережить долгосрочные изменения температуры или мигрировать в более приемлемые температурные зоны, это не должно быть таким уж критичным фактором. Это приводит к значительным изменениям климата на разных широтах Марса, превосходящих любые ледниковые периоды на Земле. И это, судя по всему, никак не повлияло на жизнь. Что интересно, приливные силы Луны также увеличивают длительность нашего дня – от ≈ 8 часов до 24 часов за последние четыре миллиарда лет.


Движение астероидов основного пояса и троянских астероидов вокруг Юпитера может подчиняться влиянию гигантской планеты, но до сих пор неизвестно, увеличивает или уменьшает наличие Юпитера количество астероидов, пересекающих траекторию Земли относительно такой же звёздной системы, но без подобного газового гиганта.

Да, общепринятое мнение состоит в том, что Юпитер «вычищает» пояс астероидов, и уменьшает вероятность столкновения астероида с Землёй. Это очень похоже на вопрос присутствия в нашей Солнечной системе Юпитера. К примеру, подумайте над таким вопросом: наличие Юпитера увеличивает или уменьшает вероятность того, что в нашу сторону прилетит астероид? Но на самом деле по этому вопросу идёт множество споров. Многие астероиды будут вышвырнуты, но многие стабильные могут стать потенциально опасными. Юпитер выступает в роле возмущающей силы, случайным образом придавая дополнительную скорость всему, что проходит мимо него. Мы всё ещё не до конца уверены в том, делает ли это положительный или отрицательный вклад в космическое уравнение жизни.

В целом, Млечный Путь содержит от 200 до 400 миллиардов звёзд, а Солнце расположено примерно в 25 000 световых лет от его центра.
Карта плотности звёзд в Млечном Пути и окружающем небе, на которой хорошо видно Млечный Путь, большое и малое Магеллановы облака, а если приглядеться – то и NGC 104 слева от Малого Магелланова облака, NGC 6205 немного выше и левее галактического центра, и NGC 7078 немного ниже.

Им не просто нужно быть не слишком массивными и короткоживущими, но и, возможно, им надо иметь достаточно большую массу, превышающую некий порог. Кроме того, идут споры и по поводу того, какие звёзды способны поддерживать жизнь. Они неяркие, быстро осуществляют приливный захват планет, и часто испускают крупные вспышки. Большая часть звёзд – порядка 80% — это красные карлики. Возможна ли жизнь рядом с ними, или для неё необходима более массивная, солнцеподобная звезда?

По поводу некоторых вещей мы можем рассуждать вполне осмысленно, например, о присутствии достаточного количества тяжёлых элементов. Что насчёт нашего расположения в Галактике? Без них могут появиться только газовые гиганты, на которых невозможно разнообразие углеродных соединений, без которых не создать жизнь. Чтобы получить скалистые планеты с ингредиентами, способствующими жизни, по нашему мнению, необходимо наличие достаточного количества тяжёлых элементов.

Там собрано огромное количество материала, включая тяжёлые элементы и органические соединения, необходимые предшественники жизни.
Фотография галактического центра в нескольких длинах волн показывает звёзды, газ, излучение и чёрные дыры, а также другие источники. Но их должно существовать достаточно много, или же жизнь окажется невозможной.

Необходимо ли наличие очень большого количества тяжёлых элементов, чтобы всё получилось? Но каков этот порог? А в 10 раз? А если их будет в два раза меньше, чем у нас? Мы можем разметить количество тяжёлых элементов – то, что астрономы называют металличностью – относительно местоположения звезды в галактике. А в сто? Нужный баланс тяжёлых элементов, если предположить, что для жизни необходимо преодоление некоторого порога, на самом деле существует на большей части звёзд Млечного Пути, появляющихся сегодня. И мы обнаружим, возможно, неожиданно, что если звёзды находятся близко к плоскости диска Млечного Пути, и не слишком близко, и не слишком далеко от его центра, то они будут более-менее похожими на нашу.

Звёзды в промежутке от 3000 световых лет от центра Млечного пути до нескольких десятков световых лет демонстрируют изобилие тяжёлых элементов, очень похожее на то, что есть в Солнечной системе.
Взаимоотношение между расположением звёзд в Млечном Пути и их металличностью, то есть наличием тяжёлых элементов.

Слишком массивная звезда, на 50% больше Солнца, не проживёт достаточно долго для того, чтобы жизнь успела достичь такой сложности, как на Земле. Конечно, должны существовать такие места, условия в которых слишком жёсткие для жизни. Там, где плотность звёзд слишком велика, планету может просто вышвырнуть из её домашней звёздной системы или как-то ещё критично нарушить её орбиту. Обитаемая планета, слишком близко оказавшаяся от жестокого катаклизма – например, от сверхновой или вспышки гамма-лучей – может лишиться жизни на ней, хотя по этому поводу и идут споры, поскольку жизнь может и пережить это явление. Там, где мы находимся, шансы такого события весьма малы, но ближе к центру галактики они возросли бы невероятно.

Эти массы не только реагируют на искривлённое пространство, но и сами искривляют пространство, в результате чего взаимные гравитационные взаимодействия, выливающиеся в сходах с орбит звёзд и планет, оказываются весьма частыми.
В центрах галактик есть звёзды, газ, пыль, и чёрные дыры – и всё это вращается вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры и взаимодействует с ней.

Очень легко представить себе такую планету, как Марс, на которой началась жизнь. Чтобы жизнь успешно развивалась миллиарды лет, по нашему мнению нужны три основных ингредиента: жизнь должна зародиться, условия на планете должны быть достаточно стабильными для того, чтобы жизнь продолжалась, и планета должна избегать событий, способных на 100% истребить всю жизнь. Но если условия планеты меняются и превращаются в неприемлемые для жизни, или если случается катастрофа, из-за которой все живые существа погибают, то мира земного типа не получится.

Из-за этого участки космоса с плотным расположением звёзд могут быть слишком жёсткими для появления жизни, но чтобы полностью исключить эту возможность, нам потребуется больше доказательств, чем у нас есть сейчас.
События-катаклизмы происходят по всей Галактике и по всей Вселенной, от сверхновых и активных чёрных дыр до слияния нейтронных звёзд и прочего.

Галактический центр населён молодыми, массивными звёздами, рядом с которыми жизнь находится в наибольшей опасности; на наиболее разреженных окраинах Галактики жизнь просто вряд ли возникла бы. И всё же мало шансов на возникновение жизни есть только в наиболее плотных и наиболее разреженных участках Галактики. Насколько нам известно, как только жизнь появляется на планете и начинает её заселять, её очень сложно искоренить.

В великом космическом уравнении не стоит отбрасывать шансы на то, что жизнь будет выживать и процветать в огромном количестве разнообразных условий. Мы совершенно уверены в том, что условия, существовавшие на Земле после её появления, привели к появлению процветающей биосферы, но нам кажется, что и совершенно другие условия также могли привести к сходному результату. Другая планета может оказаться неподходящей для людей, но она может оказаться как раз подходящей для инопланетян, выросших на ней. Ведь и джунгли, и гидротермальные источники, и снега Антарктики – все они полнятся жизнью.

Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology]. Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang!


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Клонируем бесконтактную карту с помощью мобильного приложения

Всегда было интересно посмотреть, что происходит у банковской карточки под «капотом». Как реализуется протокол общения банковской карточки и POS-терминала, как это работает и насколько это безопасно. Такая возможность предстала передо мной, когда я проходил стажировку в компании Digital Security. В ...

Чудесный форпост на орбите

20 ноября исполнится 20 лет Международной космической станции. Не сомневаюсь, что будет множество рассказов про ее историю, конструкцию и эксплуатацию. Повторять одно и то же не хочется, и я решил поразмышлять, что будет самым важным для нас из опыта, который ...