Смысл и диапазон слова «обитаемый» гораздо шире, чем мы когда-то думали.
Осенью 1961 года Фрэнк Дрейк провел в обсерватории Грин-Бэнк небольшой семинар под названием «Межзвездная связь».
На этой встрече, на которой присутствовали Карл Саган, знаменитый астроном Отто Струве и еще шесть человек, было представлено знаменитое уравнение Дрейка.
Предназначенное только для помощи в организации встречи, уравнение Дрейка разбило вопрос о галактических технологических цивилизациях на семь отдельных подзадач. Этими более мелкими проблемами были такие вещи, как скорость образования звезд в галактике, вероятность появления на обитаемой планете разумных видов или средняя продолжительность жизни технологической цивилизации.
Сформулированное таким образом уравнение Дрейка стало стандартным структурным механизмом для научных исследований жизни и Вселенной. По большей части формулировка этих подзадач выдержала испытание временем.
Но одна из этих подзадач претерпела любопытную реконфигурацию, оставаясь важной для астробиологии. Это известная концепция обитаемой зоны или зоны Златовласки. В свете этих изменений самое время задаться вопросом, имеет ли все еще смысл Зона Златовласки для изучения жизни.
Во время встречи на Зеленом берегу бывший ученик Отто Струве Су-Шу Хуанг только что закончил работу, показывающую, что каждая звезда окружена «обитаемой зоной орбит». Хуанг определил эту зону как полосу орбит, где жидкая вода, которая считается ключевым фактором, позволяющим формировать и процветать жизни, может существовать на поверхности планеты. Внутренним краем обитаемой зоны Хуанга была орбита, где температура планеты была достаточно низкой, чтобы вода на поверхности не кипела. Внешним краем была орбита, где температура была достаточно высокой, чтобы вода на поверхности планеты не замерзала.
Дрейку и его коллегам на той встрече нужно было знать, сколько планет (для тех звезд, у которых есть планеты) находится в обитаемой зоне. Другими словами, сколько планет находилось на орбитах, которые не оставляли их поверхности ни слишком горячими, ни слишком холодными. Это сделало третьей переменной в семичленном уравнении Дрейка среднее число планет в звездной обитаемой зоне.
Переопределение обитаемых зон
За годы, прошедшие после того, как Хуанг впервые изобрел идею обитаемой зоны, астрономы обнаружили, что вода и планеты идут вместе по-разному. Возможно, самое важное открытие, повлиявшее на концепцию обитаемой зоны, было сделано в конце 1970-х годов, когда зонды пролетели мимо больших «галилеевых спутников» Юпитера. Изображения спутника Европы (изображение в верхней части этой страницы) показали поверхность без кратеров с длинными линиями трещин, как поврежденное сваренное вкрутую яйцо.
Странный внешний вид Европы вскоре объяснили тем, что она представляет собой замерзшую поверхность огромного океана, охватывающего всю луну. Европа, как оказалось, была водным миром. Используя различные методы, ученые подсчитали, что подповерхностный океан этой луны Юпитера простирается примерно на 100 миль ниже поверхности льда. Это означало, что на Европе воды больше, чем на нашей Земле.
Содержимое недоступно
Кассини пролетает сквозь шлейфы Энцелада (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт)
И Европа была не одна.
Данные зонда «Галилео», который вращался вокруг Юпитера в конце 1990-х годов, и недавно завершившейся миссии «Кассини», изучающей Сатурн, ясно показали, что многие спутники-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) имеют подповерхностные океаны..
Одним из самых захватывающих открытий Кассини были водяные шлейфы, выброшенные в космос гейзерами на спутнике Энцелад. Пролетая сквозь эти шлейфы, Кассини даже смог установить их основной состав и, следовательно, состав невидимого океана (вода была соленой).
Обнаружение океанов жидкой воды на мирах, находящихся далеко за пределами предполагаемой «обитаемой зоны» Солнца, стало эпохальным открытием в астробиологии. Гравитационные буксиры газовых гигантов означают, что многие спутники, вмещающие океан, могут быть геологически активными. Те же типы глубоководных жерл, которые появляются на дне земных океанов (и которые образуют богатые экосистемы), могут возникать на этих покрытых водой спутниках. Это означает, что даже несмотря на то, что на поверхности этих миров не может быть жидкой воды, они все же могут быть плодородными для жизни.
Океанические спутники представляют собой вызов концепции обитаемых миров. Другой вызов исходит от самой жизни. В последнее время ряд исследователей задаются вопросом о разнице между обитаемыми мирами и обитаемыми мирами. В частности, возможно ли, что мир должен быть обитаемым, чтобы оставаться пригодным для жизни.
Джеймс Лавлок (а позднее Линн Маргулис) уже давно работают над тем, как жизнь может повлиять на эволюцию планеты. Их известная модель Gaia предсказывает, что, оказывая обратную связь на климат планеты, биосферы могут поддерживать планетарные условия в сладком месте для жизни. Эти обратные связи Геи могут, например, поддерживать постоянную температуру поверхности планеты, даже если звезда-хозяин со временем становится все горячее.
В 2016 году Адитья Чопра и Чарльз Лайнуивер опубликовали статью под названием «Дело об узком горлышке Гайи: биология обитаемости». Они утверждали, что без жизни планеты будут иметь тенденцию развиваться из условий, пригодных для жизни. Они утверждали, что обратная связь Геи необходима для предотвращения перегрева или замерзания планеты. Таким образом, только богато населенная планета имеет необходимые условия, чтобы оставаться обитаемой.
Хотя это может звучать как проблема курицы и яйца, на самом деле это вопрос того, как быстро можно установить обратную связь Гайи в мире, где жизнь только началась.
Наряду с водяными лунами соотношение между обитаемостью и обитаемостью демонстрирует проблемы, с которыми сталкивается классическая концепция Зоны Златовласки. Но вместо того, чтобы принижать эту идею, которой уже 60 лет, мы, возможно, можем отпраздновать, как далеко она нас завела.
Если мы готовы отказаться от классической идеи обитаемости, то это только потому, что наши знания продвинулись так далеко со времен озарений Су-Шу Хуанга. Как однажды сказал Ньютон: «Если я и видел дальше, то потому, что стоял на плечах гигантов».