Я багато разів говорив, що Земля - найкраща планета у Всесвіті. Еволюція пристосувала нас до цієї планети, і навряд чи ми зможемо знайти іншу планету, яка була б такою доброю для нас.
Однак це найкраща планета? Чи є у Всесвіті місця, які можуть створити умови для більшого різноманіття життя?
Те, що у нас взагалі є життя на Землі, є досить дивовижним. Ми розташовані в зоні заселення зірки головної послідовності, яка не створює занадто багато сонячних спалахів.
У нас густа атмосфера, наповнена киснем і азотом, якими ми можемо дихати. Планета досить велика, що вона все ще розплавляється в своєму ядрі, з обертовою кулькою заліза, яка підтримує планетарне магнітне поле. Це в поєднанні з густою атмосферою захищає поверхню планети від космічних променів, найгіршого ультрафіолетового випромінювання від Сонця та смертельних сонячних штормів.
У нас є тектоніка плит, які постійно переробляють матеріал на поверхні планети, вивозять свіжі хімічні речовини з її внутрішніх приміщень.
У нас порівняно великий Місяць, який, ймовірно, підтримує нашу планету більш стійкою в її осьовому нахилі, з припливами, які допомогли ранній формі життя перейти від Світового океану до суходолу. Але не надто великий місяць.
У нас величезні океани, які допомагають регулювати клімат планети, переміщуючи теплі води до прохолодніших регіонів, роблячи їх більш різноманітними та придатними для життя.
Список продовжується, і я впевнений, що є фактори, яких ми ще навіть не виявили.
А коли йдеться про Землю, життя процвітало, знаходячись у кожній можливій екологічній ніші, пристосовуючись через еволюцію, щоб справлятися з гірким холодом, сильною спекою, інтенсивним тиском на дні океанів, навіть містами, що живуть поруч із людиною істоти.
Але чи могла б Земля бути кращою? Чи можуть бути планети, які є надзвичайно житловими?
Якщо є одне, чого нас навчила сфера астрономії, то ми не особливі. Ми не центр Сонячної системи. Це не особливе місце чи час у Всесвіті. І це, мабуть, означає, що Земля не найкраще місце для життя. Це найкраще місце для людей, але не для життя.
Згідно з доповіддю в 2013 році, астробіолог штату Пенн Раві Кумар Коппарапу та інші підрахували, де мають бути справді краї зони проживання зорі, спираючись на сучасні кліматичні дані. Вони підрахували, що житлова зона навколо зірки, що нагадує Сонце, повинна бути між 0,99 та 1,7 рази відстані від Землі до Сонця.
Це означає, що Земля насправді знаходиться на внутрішньому краю зони для проживання Сонця. Мовляв, лише ледь. Якщо воно було ближче до Сонця, ми відчували б утікаючий парниковий ефект, як Венера.
Напевно, ви хочете бути ближче до середини житлової зони, де орбітальні зміни не підштовхнуть вашу планету в крайнощі.
Земля порівняно молода. Враховуючи той факт, що планеті вже близько 4,5 мільярдів років, і лише за останні кілька сотень мільйонів років з'ясувалося багатоклітинне життя.
Сонце нагрівається, і оскільки ми так близько, нам насправді всього лише кілька сотень мільйонів років, максимум мільярд років до того, як температура піднімається і океани випаровуються. Але що робити, якщо життя могло б отримати мільярди більше років еволюції, щоб виробити нові, більш різноманітні форми життя?
Ви думаєте, що качканос є незвичним, уявіть собі, що ви отримаєте за 2 мільярди років еволюції. Або 20 мільярдів.
У документі 2016 року під назвою "Супержиттєві світи" Рене Хеллер та Джон Армстронг проходять через умови, які можуть зробити найбільш придатною для життя планету. Це дуже читабельний папір, з великою кількістю класних ідей. Якщо ви письменник-фантаст, який шукає ідеї світобудування, обов'язково перевірте це. Я покладу посилання в примітки до шоу.
Вони пропонують, що зірки з меншою масою, ніж Сонце, віднесені до K-зірок, є, мабуть, найкращими кандидатами на різноманітність, оскільки вони довговічні та відносно стабільні. Зірка типу К буде тривати в житті 20-70 мільярдів років без тих примхливих червоних карликових мегафлашерів.
Ви хочете, щоб інші планети в зорі були здатні перенаправляти астероїди і комети за своєю тяжкістю, щоб доставляти воду та інші хімічні речовини, необхідні для життя. Дякую за це, Юпітере.
І в ідеалі, ви хочете, щоб в одній системі знаходилися декілька житлових планет, здатних посилати життя туди і назад. Процес, відомий як панспермія.
Зробіть свою заселену планету місяцем газового гіганта, щоб отримати потужні приливні сили, які б утримували на поверхню свіжий вулканічний матеріал.
А ще краще - мати двійкову планету, де два світи орбітують один з одним, доставляючи припливні сили та обмінюючись формами життя туди-назад.
І ми тільки починаємо роботу!
Зробіть планету більшою, і ви отримаєте більше площі поверхні для циркуляції води (більше на секунду), а також більшої площі поверхні для життєдіяльності для використання різних ніш.
Отже, ми говоримо про більшу, більш масивну планету. Як тільки ви отримаєте приблизно вдвічі більше маси Землі, тектоніка плит починає вимикатися, тому намагайтеся залишатися під цією кількістю.
Ви також хочете, щоб у його внутрішніх приміщеннях був достатньо великий і гарячий для переміщення сплавів заліза в його ядрі, щоб підтримувати магнітосферу по всій планеті.
Ви, мабуть, переживаєте за поверхневу гравітацію, але планета з подвійною масою Землі повинна бути приблизно на 40% більшою, щоб мати приблизно однакову поверхневу гравітацію.
На недавній конференції в Барселоні доктор Стефані Олсон з Чиказького університету представив роботу, яку вони зробили в пошуку середовища, яке найкраще підтримувало б життя на екзопланетах.
Вони використовували інструмент NASA під назвою загальна модель тиражу ROCKE-3D. Це дійсно дивовижний інструмент, який є у вільному доступі для публіки. Ви можете зайти на веб-сайт, а потім побачити, які умови були б у різних світах, від стародавньої Венери до планет, що обертаються навколо Проксіми Кентаври.
Ви можете імітувати їх температуру повітря, кількість опадів, концентрацію ґрунту тощо.
Дозвольте показати вам кілька прикладів. Ось доіндустріальна Земля, температура повітря коливається приблизно від 35 ° С поблизу екватора до холоднішої ніж -60 ° С на полюсах.
Але ви можете замінити Землю на стародавню Венеру, як виглядала планета 2,9 мільярда років тому, коли Сонце було на 20% темніше, ніж сьогодні. Він все ще обертався раз на 243 дні, і, ймовірно, мав неглибокий океан, який досягав глибини 310 метрів по його низовинах.
А ось планета навколо орбіти зірки червоного карлика Проксима Кентавра, найближча до Сонця зірка. Оскільки вона орбітає так близько до своєї зірки, планета, ймовірно, замкнена. Це суттєво впливає на температуру повітря: одна сторона спрямована до зірки, а одна сторона - в бік.
Але якщо планета має резонансне обертання, де вона повертається тричі на свою вісь на кожні 2 орбіти, і якщо в ній є атмосфера, яка приблизно відповідає атмосфері азоту та кисню Землі, то ви опиняєтесь світом, який виглядає набагато більше комфортно жити далі.
Олсон та її команда використовували це програмне забезпечення для моделювання клімату та океанських місць існування різних видів екзопланет. Тут, на Землі, різноманітність життя залежить від нагромадження матеріалу глибоко в океанах, повернення його на поверхню, де життя може використовувати його.
Більше навантаження означає більше біологічної активності, більше різноманітності.
Іншими словами, щоб знайти планети з найрізноманітнішим життям, ви хочете знайти світи, які мають сильну кількість циркуляції океану.
Чи є щось краще, ніж Земля?
За Олсоном, якщо планета обертається повільніше, має більшу атмосферну щільність і має континенти, то можна збільшити кількість циркуляції океану.
І це дає нам уявлення про те, що шукатимуть астрономи, вивчаючи позасонячні світи. Коли місії NASA LUVOIR або HabEx летять у 2030-х роках, вони зможуть безпосередньо зображувати поверхні екзопланет. Вони вимірюють хімічні речовини в їх атмосфері, виявляють воду і навіть визначають, яка частина планети покрита на континентах.
Ми насправді не повинні дивуватися, якщо в Чумацькому Шляху ми знайдемо надто заселені світи, світи, які явно є більш мешканцями, ніж Земля. Знову ж таки, виявляється, ми не особливі. Це добре, принаймні, у нас буде компанія.
