Наличие жидкой воды – необходимое условие для зарождения жизни. При поиске внеземной жизни – а значит, воды – астрономы ориентируются на миры, подобные Земле. Однако насколько оправдан такой подход? В работе, опубликованной в издании Nature, команда учёных показала, что океаны жидкой воды могут существовать на планетах, существенно отличающихся от нашей, на протяжении миллиардов лет.
Одним из главных факторов, делающих возможным существование земных морей и океанов, является атмосфера нашей планеты. Благодаря парниковому эффекту она улавливает ровно столько тепла, сколько нужно для поддержания воды в жидком виде.
Так было не всегда: первичная атмосфера Земли, как и у многих других молодых планет, состояла в основном из водорода и гелия. При земных условиях молекулы этих газов не создают парникового эффекта, однако при достаточном давлении – то есть, в более массивных атмосферах – они тоже могут поглощать тепло.
Подобными водородно-гелиевыми атмосферами могут обладать некоторые «суперземли» – миры массивнее Земли, но легче Урана. Для того, чтобы первичная атмосфера не была испарена излучением родной звезды, такие планеты должны находиться в нескольких астрономических единицах от светила. В своём исследовании учёные хотели проверить, может ли в таких условиях существовать жидкая вода.
Для этого они провели симуляцию эволюции планет на протяжении 8 миллиардов лет, учитывая их размер, массу их атмосферы и расстояние до звезды. Оказалось, что во многих случаях условия, необходимые для существования жидкой воды, сохраняются на протяжении до 5 миллиардов лет.
Мы обнаружили, что во многих случаях первичные атмосферы не выдерживали тепла звезды, особенно на тех планетах, которые были ближе к своим светилам. Однако в тех случаях, когда атмосфера оставалась, создавались условия, поддерживающие существование жидкой воды.
Марит Мол Лоус, ведущий автор статьи
Отдельно исследователи рассмотрели «планеты-сироты» – миры без родного светила.
В тех случаях, когда поверхности планеты достигает достаточно геотермального тепла, жидкая вода может существовать и без излучения от звезды.
Равид Хеллед, соавтор статьи
Одним из главных результатов исследования, по мнению авторов, является расширение зоны поиска потенциально обитаемых планет. Если выводы учёных верны, то астрономам больше не придётся ограничиваться «зоной Златовласки».
Наличие жидкой воды, скорее всего, необходимо для зарождения жизни, и на Земле для этого потребовались многие миллионы лет. Полученные результаты могут значительно расширить горизонты поиска внеземной жизни. Согласно нашему исследованию, живые организмы могут возникнуть даже на планетах-сиротах.
Кристоф Мордасини, соавтор статьи
Однако не всё так просто, поскольку вода является необходимым, но никак не достаточным условием для жизни. Так, давление на поверхности пригодных для существования жидкой воды планет с водородно-гелиевой атмосферой составляет от 100 до 1000 бар (самые стойкие представители биосферы Земли живут при давлении около 500 бар); помимо этого, до поверхности планеты практически не будет доходить свет от её родной звезды, что делает невозможным фотосинтез. Наконец, мы не знаем, насколько часто встречаются удовлетворяющие поставленным условиям миры.
Даже при правильных условиях неясно, насколько вероятно появление жизни в такой экзотической среде обитания. Это вопрос для астробиологов. Тем не менее, в своей работе мы показали, что наше сконцентрированное на Земле представление о пригодных для жизни планетах может быть слишком узким.