Найбільш жизнепригодные екзопланети, найімовірніше, будуть водними світами

Більше 70 відсотків поверхні нашої планети покрито водою. Деяким це може здатися зайвим, проте в новому дослідженні виноситься припущення, що наш світ у цьому відношенні справді унікальний, причому унікальний не так, як можна було б подумати. Справа в тому, що найбільш придатні для життя екзопланети, швидше за все, будуть справжніми водними світами, де вода буде займати до 90 відсотків всієї поверхні. І хоч для примітивної морського життя такі умови будуть, найімовірніше, райськими, для країн, цивілізацій це буде справжнім прокляттям.

Такі висновки виносяться на сторінках останнього номера журналу «Щомісячні нотатки Королівського астрономічного товариства». Використовуючи комп'ютерні моделі, астроном Фергус Сімпсон з Інституту космічних наук при Барселонському університеті обчислив, що жилі екзопланети, найімовірніше, будуть покриті водою. При цьому в більшості випадків ця вода буде займати до 90 відсотків площі всієї поверхні цих планет.

Такі результати наводять на думку, що Земля зі своїми великими земельними масивами являє собою унікальне космологічне явище, тому знайти справжнього близнюка нашої планети може виявитися набагато складніше, ніж ми думали. Більш того, це також може стати в деякій мірі поясненням, чому ми досі не здійснили контакту з розумними позаземними цивілізаціями. Слід зазначити, що подібна ідея вже виносилася в рамках так званої гіпотези унікальної Землі, згідно з якою земплеподобные планети, що дозволяють містити складні організми, представляються виключно рідкісними для цього Всесвіту.

На цій картинці показано співвідношення всієї води (синім) на Землі з розміром планети. Комусь це може здатися неймовірним, але насправді поверхня нашої планети відносно плоска

Сімпсон у своїй роботі вказує, що планета повинна відповідати певним балансом, щоб одразу мати і великі наземні маси, і величезні океани. При цьому чинниками, контролюючими цей баланс, є: обсяг води, наявний на планеті, обсяг вільного простору, де ця вода може міститися, а також присутність динамічних топографічних особливостей, починаючи від величезних океанічних басейнів і закінчуючи гірськими хребтами. Якщо глибина океанів буде відносно невеликий, а висота над рівнем моря буде низькою, то у цьому випадку надлишок води покриє більшу частину решти поверхні планети. Наша планета має топографічними особливостями, які дозволяють лише приблизно 29 відсотків суші залишатися вище рівня моря. Це співвідношення залишалося відносно стабільним дуже довгий час, що дозволило з'явитися і розвинутися наземним тваринам, включаючи нас.

Дослідження Сімпсона показує, що Земля на тлі його моделей дійсно є винятком з правил. Його моделі наполягають на тому, що справжні земплеподобные і придатні для життя планети, розташовані в так званих жилих зонах (дозволяють воді зберігати свою рідку форму на поверхні планет) своїх зірок у своїй більшості будуть представляти саме водні світи. Більш того, якщо розглянути нашу планету більш уважно, то виявиться, що наш світ сам недалеко пішов від того, щоб стати повністю покритий водою.

Зрозуміло, всі ці висновки не слід приймати за чисту монету хоча б тільки тому, що вони засновані не на спостереженнях за реальними зкзопланетами, а скоріше являють собою квінтесенцію самих свіжих ідей і висновків про планетарному формуванні.

«Я трохи спантеличений цією статтею», — говорить астрофізик Шон Н. Реймонд, який не брав участі в дослідженні.

«Я знаходжу це дослідження цікавим, але мені складно інтерпретувати. У нас як і раніше залишається дуже багато важливих питань, що не мають відповіді».

Важливим у вирішенні загальної задачі є відповідь на питання про те, звідки взагалі береться вода на планетах. Суперечки на цю тему тривають досі, але найбільш переконлива гіпотеза на цей рахунок на даний момент пов'язана з астероїдами і кометами. Більшість учених вважає, що саме ці космічні об'єкти принесли воду на Землю. Якщо це дійсно так, то підрахувати ймовірний обсяг води на інших планетах буде практично неможливо. У цьому випадку буде потрібно як мінімум знати середнє значення обсягу води, доставленого на нашу планету. Навіть якщо це вдасться зробити, це все одно не вирішить проблему, так як для кожної зоряної системи значення кількості астероїдів і комет, не кажучи вже про обсяги містяться в них води, завжди буде дуже різними. Порахувати все це буде просто неможливо.

«У «класичній моделі» формування планет земної групи обсяг доставленої на Землю води носить випадковий показник, тому неважко уявити, що на гіпотетичної іншій Землі цей обсяг може бути в десятки разів більше або в десятки разів менше», — говорить Реймонд.

«Хотілося б також додати, що згідно з новим моделям обсяг поставок води на Землю міг бути менше, ніж зазначалося в інших моделях. Основну роль тут грав скоріше кількісний, а не якісний характер доставки води — комети і астероїди доставляли її до нас частіше, але в менших обсягах».

Реймонд тут натякає нависновки, зроблені на основі спостережень, які показують, що у внутрішніх кордонах Сонячної системи води міститься менше, ніж у зовнішніх.

«На мій погляд, водні світи можуть існувати тільки за межами так званої лінії вічної мерзлоти», — долучається до обговорення теми Адам Сарафиан, магістрант кафедри вивчення Землі, атмосфери планет в Массачусетському технологічному інституті.

«Ця лінія вічної мерзлоти з'явилася на самих ранніх етапах появи Сонячної системи, ще власне до моменту формування самих планет. За межами цієї лінії вода завжди буде залишатися в твердому стані у вигляді льоду. Звідси і спостереження, які показують, що у зовнішніх кордонах води більше, ніж у внутрішніх. Тому слід було б очікувати наявність водних світів на зовнішніх кордонах Сонячної системи, а не на внутрішній, де розташовуються відносно сухі планети».

В обговорюваному сьогодні дослідженні Сарафиан участі не брав і зараз намагається з'ясувати, чому на Землі так багато води і як вона сюди потрапила.

«Останні дані вказують на те, що у внутрішні межі Сонячної системи вода потрапила дуже рано, тому Марс дійсно міг виглядати як Земля (частково покритих водою) незабаром після того, як сформувався», — говорить Сарафиан.

«Інтерес вивчення планет, розташованих ближче до Сонця, вище, тому що зірка забезпечує достатньо енергії для життя і дозволяє воді на поверхні залишатися в рідкому стані. Спостереження за вічною мерзлотою – це інший випадок. Один лід і тьма».

Але є інші фактори, які варто враховувати при вирішенні питання про те, як Земля отримала і здатна містити стільки води. Наприклад, варто було б з'ясувати, чи існує зв'язок між океанськими глибинами і взаємодією океанського дна з земної мантією. Цілком можливо, що наша планета має якимось по-справжньому унікальними особливостями, що роблять деякі з її водних басейнів такими глибокими. Для з'ясування всіх подробиць слід було б провести окреме дослідження на цю тему.

Сімпсон, у свою чергу, каже, що взяв до уваги деякі подібні фактори і в його моделях враховуються глибоководні цикли, ерозія та осадження (тобто процеси, при яких осадові породи та ґрунт додаються і формують загальну масу суші). Але незважаючи на це, його моделі все одно показують, що води на населених планетах повинне бути більше, ніж суші. Що цікаво, деякі симуляції показали, що на планетах, з маленькими океанами наземні маси будуть у переважній числі випадків покриті пустелями, в той час як великі земплеподобные планети практично завжди представлені у вигляді водних світів.

«Великі планети можуть бути більше схильні до затоплення з двох причин. По-перше, якщо співвідношення маси води і наземних мас буде однаково, то, швидше за все, планета буде володіти глибокими океанами. По-друге, чим сильніше на планеті буде гравітація, тим сильніше буде ускладнювати процеси, що змінюють її топографічне різноманітність. Отже, на шляху води не будуть зустрічатися серйозні перешкоди для подальшого поширення по всій поверхні планети», — говорить Сімпсон.

Якщо висновки Сімпсона вірні, то, найімовірніше, це означає, що наша планета якимось чином знайшла ідеальний баланс співвідношення води і суші. В подальшому це може допомогти нам зрозуміти, чому наша цивілізація змогла не тільки з'явитися, але і розвинутися на Землі. Серед науковців є думка, згідно з яким розвиток високорозвинених і високотехнологічних цивілізацій навряд чи можливо в світах подібних нашому, і наша планета в цьому плані теж є винятком з правил. Занадто багато винятків заради одного маленького блакитного кульки, не знаходите? До речі, Сімпсон у своїй роботі теж відображає вибіркову роботу антропного принципу, згідно з яким, якщо коротко, Всесвіт має якоїсь оптимальною організацією (в першу чергу за базовим принципам для появи людини. Ось вам і ще одна причина назвати Землю унікальною, тому що якщо б вона такою не була, то ми б з вами тут не було.

Основна проблема того ж антропного принципу полягає в тому, що він недовідний (спростувати його, втім, теж досить складно). Однак теорія про водних світах може бути цілком довести.

«Дивно усвідомлювати, що ми вже недалекі від того дня, коли зможемо дослідити склад атмосфери інших планет земної групи», — говорить Сімпсон.

І справді, вже наступне покоління телескопів зможе проводити аналіз атмосфери екзопланет і визначати, скільки води може міститися на їх поверхні. Можливо, після цього нам вдасться з'ясувати, чому наш світ такий, який він є.