Запуск таких космических телескопов, как Kepler, позволяет относительно быстро находить новые экзопланеты в большом количестве. Большой интерес для ученых, да и для всего человечества представляет ответ на вопрос — находятся ли эти планеты в так называемой «зоне обитаемости» (области в космосе, где условия благоприятствуют зарождению и развитию жизни, аналогично условиям на Земле). Общепринятая учеными точка зрения заключается в том, что жизнь может существовать только на тех планетах, где есть вода в жидком состоянии. Это возможно только на планетах, где температура поверхности похожа на земную. Данный факт, в свою очередь, означает, что планета может находиться на определенном расстоянии от своей звезды.
Порядка десяти лет назад учеными была предложена идея, согласно которой в галактике существуют отдельные зоны, частично благоприятные для жизни; то есть планеты с большей вероятностью способны поддерживать жизнь, если они вращаются вокруг звезд, расположенных в конкретных частях галактики. Классической является идея о том, что «галактическая зона обитаемости» представляет собой тор вокруг центра галактики толщиной в несколько световых лет, внешний диаметр которого составляет около 30 тысяч световых лет.
Согласно этому представлению, обитаемые планеты не могут сформироваться как очень близко к центру галактики, так и очень далеко от него.
Теперь данная идея подвергнута сомнению. Канадский астробиолог Майкл Гованлок, который большую часть своего рабочего времени проводит в Гавайском университете в Гонолулу, вместе с двумя соотечественниками представили новый вариант карты «галактической зоны обитаемости», которая является гораздо более сложной, чем классический тор. Результаты их работы опубликованы в журнале Astrobiology, с препринтом статьи можно ознакомиться на сайте arXiv.org.
Новая карта была создана в результате масштабного моделирования, в котором учитывались как известные параметры для галактики Млечный Путь (такие, например, как пространственная плотность звезд, история звездообразования и темп взрыва сверхновых в зависимости от расстояния до центра галактики и времени), так и последние данные об экзопланетах. Так, недавно астрономы пришли к выводу, что экзопланеты с большей вероятностью формируются вокруг звезд с высокой металличностью, то есть тех, которые содержат элементы тяжелее водорода и гелия.
Исключительно из водорода и гелия были сформированы первые звезды в ранней Вселенной. В недрах этих звезд проходили термоядерные реакции, которые привели к синтезу более тяжелых элементов. Эти «тяжелые» элементы были распространены во Вселенной взрывами сверхновых, и поскольку следующее поколение звезд образовалось во многом из материала, выброшенного сверхновыми, то эти звезды имеют более высокие уровни тяжелых элементов.
Соответственно, именно эти, более поздние звезды с наибольшей вероятностью имеют планеты, и среди них, вероятно, есть планеты, пригодные для жизни. Эти звезды с наибольшей вероятностью формируются в тех областях, где взрывается много сверхновых.
Но это рождает потенциальную проблему.
Взрыв сверхновой представляет собой настолько мощное явление, что почти наверняка опустошит планету, вращающуюся вокруг ближайшей звезды, взорвав ее атмосферу и уничтожив благоприятные для жизни условия.
Вопрос, который поставили перед собой Майкл Гованлок и его коллеги, звучал следующим образом: как уравновешены между собой такие процессы, как темп формирования планет, темп взрыва сверхновых и время, которое занимает комплексная эволюция жизни?
Моделирование, проведенное учеными, дает четкий ответ на этот вопрос. По их данным, обитаемые планеты настолько распространены по направлению к центру галактики, что, хотя многие из них и были уничтожены сверхновыми, их осталось достаточно много, чтобы в течение долго времени на них могла развиться жизнь.
Их модель предполагает, что 2,7% звезд во внутренней части галактики могли бы иметь обитаемые планеты, и также не должно быть обитаемых планет слишком далеко от центра галактики. Гованлок и его соавторы утверждают, что лишь около 0,25% всех звезд во внешних частях галактики могут иметь обитаемые планеты.
Данный вывод существенно отличается от модели стандартного тора в качестве «галактической зоны обитаемости» и означает, что потенциально интересными с точки зрения возможности существования жизни являются довольно много звезд.
«Мы прогнозируем, что около 1,2% всех звезд имеют планеты, которые могли бы поддерживать сложные формы жизни в определенные моменты истории галактики», — говорится в статье.
В работе Гованлока и его коллег был выявлен один важный нюанс. Около 75% таких потенциально обитаемых планет будут заблокированы приливными силами, то есть они все время будут повернуты одной стороной к своей звезде, подобно тому, как Луна все время смотрит на Землю одной стороной. Это могло бы представлять собой большую проблему для возникновения и существования жизни на такой планете, ведь одно полушарие такой «заблокированной» планеты будет находиться под палящими лучами своего солнца, а другое полушарие будет буквально сковано льдами.
Впрочем, астробиологи уже яростно обсуждают такие экзопланеты. Дебаты стали особенно активными после открытия первой потенциально обитаемой планеты вокруг звезды Gliese 581: эта планета находится достаточно близко к своей звезде, чтобы не только быть в «зоне обитаемости», но и быть заблокированной приливными силами.
Если прогнозы Гованлока и его коллег справедливы, что вскоре будет найдено большое количество экзопланет в зоне обитаемости, причем большинство из них будет заблокировано приливными силами. Стало быть, ответ на вопрос, насколько возможно возникновение и существование жизни на одной из таких планет, может быть получен в ближайшее время.