УЧЁНЫЕ ПРЕДСТАВИЛИ НОВОЕ ПОНЯТИЕ: «МЕЖПЛАНЕТНАЯ ЗОНА ОБИТАЕМОСТИ»

Любой человек, интересовавшийся темой поисков внеземной жизни, наверняка слышал о «зоне обитаемости» вокруг звезды. Она определяется как орбитальная полоса (диапазон расстояний от звезды), в которой температура как раз подходит для того, чтобы жидкая вода собиралась на поверхности каменистой планеты — это хорошее приближение условий, которые, как считается, существовали на ранней Земле. Но что произойдёт, если такая жизнь не останется на попавшей в эту зону планете, аналогичной Земле? Если она, подобно нам, начнёт перемещаться к соседним планетам, концепция обитаемой зоны станет гораздо сложнее. В новой статье доктора наук Калеба Шарфа (Caleb Scharf) из Исследовательского центра НАСА Эймса, одного из ведущих астробиологов агентства, делается попытка учесть эту возможность путём введения концепции межпланетной зоны обитаемости (МЗО).

В то время как традиционную зону обитаемости можно рассматривать как бинарное понятие – «попал или не попал», МЗО является более многомерной концепцией. Фактически, согласно статье, она имеет четыре измерения: доступность энергии, радиационный риск, сложность транспортировки и материальные ресурсы. В базовом уравнении, которое использует Шарф, два из них (доступность энергии и материальные ресурсы) выступают факторами, способствующими обитаемости, в то время как два других (сложность транспортировки и радиационные риски) – факторами, препятствующими ей. Рассмотрим каждый из них по очереди.

Вопрос доступности энергии кажется относительно понятным: сколько энергии выделяет звезда и как её можно преобразовать в энергию, необходимую для жизни. Но здесь есть компромисс. Эффективность солнечных панелей снижается с ростом температуры (то есть по мере приближения к звезде). Таким образом, хотя солнечная панель, расположенная ближе к звезде, может собирать больше света, она также менее эффективно преобразует его в полезную электрическую энергию.

Излучение — это палка о двух концах. Близко к звезде жизнь подвергается бомбардировке высокоэнергетическими частицами, образующимися в результате термоядерных реакций, происходящих в ядре звезды. Но дальше от звезды жизнь подвергается воздействию галактических космических лучей, интенсивность которых увеличивается по мере удаления от звезды в Солнечной системе. Так что, в конечном счёте, излучение — это просто компромисс между солнечным излучением и галактическим, и правильного ответа здесь нет.

Сложность транспортировки знакома любому, кто интересуется орбитальной механикой. Для перемещения из одной точки Солнечной системы в другую требуется изменение скорости, широко известное как « дельта-v» – по математическому символу, обозначающему его. При расчёте этого учитывается несколько факторов, в том числе расстояние между любыми двумя телами. Более высокие ускорения и замедления могут сократить время путешествия между ними, но ценой затрат энергии. Но, пожалуй, самым большим фактором, влияющим на это, является гравитационное притяжение самого тела. Гораздо сложнее покинуть более крупную планету, что делает такие планеты «ловушкой» для развитых цивилизаций.

Материальные ресурсы, помимо своей собственной гравитации, обладают ещё одним преимуществом: они являются строительными блоками любой космической экономики. Астероиды играют здесь ключевую роль, поскольку лёгкость доступа к их ресурсам в сочетании с низкой гравитацией делает их весьма привлекательными объектами для ранней разведки.

Что же всё это означает на практике? Шарф создал симуляцию, учитывающую эти факторы, и наблюдал за тем, как технологическая цивилизация будет развиваться в нескольких сценариях. В симуляции была запущено тысяча цифровых «агентов», которым каждые шесть месяцев предоставлялся выбор: остаться на месте, добывать ресурсы, размножаться или мигрировать. На Земле это фактически привело нас сначала на Марс, затем в пояс астероидов, а затем на Луну (что даёт интересный взгляд на один из самых горячо обсуждаемых вопросов в космической экспансии). Однако в статье есть и неутешительные выводы для одной из планетных систем, которая изначально считалась многообещающим местом для жизни.

Система TRAPPIST-1 включает семь каменных планет размером с Землю, вращающихся вокруг красного карлика. Но согласно расчётам доктора Шарфа, любая развитая цивилизация там обречена на вымирание в течение 45 лет, в первую очередь из-за воздействия радиации. Фактически, единственный способ выживания цивилизации заключался в том, чтобы искусственно уменьшить уровень радиации вдвое. Так что, к сожалению, вероятность существования там развитой цивилизации практически ничтожна.

Однако эта модель межпланетной обитаемости будет полезна не только для этих двух систем. Понимание того, как динамика звёзд, планет и космического пространства взаимодействует с эволюцией технологически развитой жизни, будет приобретать всё большее значение по мере того, как мы будем открывать всё новые и новые системы экзопланет. На данный момент текущая траектория экспансии человечества, похоже, развивается по плану. Будем надеяться, что нас не постигнет такая же судьба, как и систему TRAPPIST-1.