מדענים זיהו מצב שני לאזור הזהב. חפש כוכבי לכת באזור המגורים

תסתכל על פיזור הכוכבים בשמי הלילה השחורים - כולם מכילים עולמות מדהימים כמו מערכת השמש שלנו. על פי ההערכות השמרניות ביותר, גלקסיית שביל החלב מכילה יותר ממאה מיליארד כוכבי לכת, שחלקם עשויים להיות דומים לכדור הארץ.

מידע חדש על כוכבי לכת "חייזרים" - כוכבי לכת- פתח את טלסקופ החלל קפלר, בוחן את קבוצות הכוכבים בציפייה לרגע שבו כוכב לכת מרוחק יעמוד מול אורו.

מצפה הכוכבים המסלולי שוגר במאי 2009 במיוחד כדי לחפש כוכבי לכת חיצוניים, אך נכשל ארבע שנים לאחר מכן. לאחר ניסיונות רבים להחזיר את הטלסקופ לעבודה, נאס"א נאלצה לבטל את המצפה מ"צי החלל" שלו באוגוסט 2013. אף על פי כן, במהלך שנות התצפיות, קפלר קיבל כל כך הרבה נתונים ייחודיים שייקח עוד כמה שנים לחקור אותם. נאס"א כבר מתכוננת לשגר את יורשו של קפלר, טלסקופ TESS, ב-2017.

סופר-אדמה בחגורת הזהבה

כיום, אסטרונומים זיהו כמעט 600 עולמות חדשים מתוך 3,500 מועמדים לתואר "אקסופלנט". מאמינים שבין גרמי השמיים הללו, לפחות 90% עשויים להתברר כ"כוכבי לכת אמיתיים", והשאר - כוכבים כפולים, "גמדים חומים" שלא גדלו לגדלים של כוכבים וצבירים של אסטרואידים גדולים.

רוב המועמדים לכוכבי הלכת החדשים הם ענקי גזים כמו צדק או שבתאי, כמו גם כוכבי-על - כוכבי לכת סלעיים גדולים פי כמה משלנו.

באופן טבעי, רחוק מכל כוכבי הלכת נופלים לשדה הראייה של קפלר וטלסקופים אחרים. מספרם מוערך ב-1-10% בלבד.

כדי לזהות בוודאות כוכב לכת, יש לקבע אותו שוב ושוב על הדיסק של הכוכב שלו. ברור שלרוב מתברר שהוא ממוקם קרוב לשמש שלו, כי אז השנה שלו תימשך רק כמה ימים או שבועות כדור הארץ, אז אסטרונומים יוכלו לחזור על תצפיות פעמים רבות.

כוכבי לכת כאלה בצורת כדורי גז לוהטים מתגלים לעתים קרובות כ"צדקים לוהטים", ואחד מכל שישה הוא כמו כדור-על בוער מכוסה בים של לבה.

כמובן שבתנאים כאלה, חיי החלבון מהסוג שלנו לא יכולים להתקיים, אבל בין מאות גופים לא מסבירי פנים יש יוצאים מן הכלל נעימים. עד כה זוהו יותר ממאה כוכבי לכת יבשתיים, הממוקמים במה שנקרא אזור המגורים, או חגורת זהב.

דמות אגדה זו הונחה על ידי העיקרון "לא יותר, לא פחות". באופן דומה, כוכבי הלכת הנדירים הכלולים ב"אזור החיים", הטמפרטורה צריכה להיות בגבולות קיומם של מים נוזליים. יתרה מכך, ל-24 כוכבי לכת מתוך מספר זה יש רדיוס קטן משני רדיוסים של כדור הארץ.

עם זאת, עד כה רק לאחד מכוכבי הלכת הללו יש את המאפיינים העיקריים של תאום כדור הארץ: הוא ממוקם באזור הזהב, קרוב לגודלו של כדור הארץ והוא חלק ממערכת ננסית צהובה הדומה לשמש.

בעולם הגמדים האדומים

עם זאת, אסטרוביולוגים, המחפשים בהתמדה חיים מחוץ לכדור הארץ, אינם מאבדים לב. רוב הכוכבים בגלקסיה שלנו הם גמדים אדומים קטנים וקרירים ועמומים. לפי נתונים מודרניים, ננסים אדומים, שגודלם כמחצית וקרים יותר מהשמש, מהווים לפחות שלושה רבעים מ"אוכלוסיית הכוכבים" של שביל החלב.

סביב "בני דודים סולאריים" אלה מסתובבות מערכות מיניאטורות בגודל מסלולו של מרקורי, ויש להן גם חגורות זהבה משלהן.

אסטרופיזיקאים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי אף הרכיבו תוכנית מחשב מיוחדת TERRA, שבעזרתה זוהו תריסר תאומים יבשתיים. כולם קרובים לאזורי החיים שלהם ליד גופי תאורה אדומים קטנים. כל זה מגדיל מאוד את הסיכויים להימצאות מרכזי חיים מחוץ לכדור הארץ בגלקסיה שלנו.

ננסים אדומים, שבסביבתם נמצאו כוכבי לכת דמויי כדור הארץ, נחשבו בעבר ככוכבים שקטים מאוד, והתלקחויות המלוות בפליטות פלזמה מתרחשות רק לעתים רחוקות על פני השטח שלהם.

כפי שהתברר, למעשה, מאורות כאלה פעילים אפילו יותר מהשמש.

אסון עוצמתי מתרחש ללא הרף על פני השטח שלהם, ויוצר משבי הוריקן של "רוח כוכבים" שיכולים להתגבר אפילו על המגן המגנטי החזק של כדור הארץ.

עם זאת, עבור הקרבה לכוכב שלהם, תאומים רבים של כדור הארץ יכולים לשלם מחיר גבוה מאוד. שטפי קרינה מהבזקים תכופים על פני השטח של גמדים אדומים יכולים ממש "ללקק" חלק מהאטמוספירה של כוכבי לכת, מה שהופך את העולמות הללו לבלתי ראויים למגורים. יחד עם זאת, הסכנה של פליטת העטרה מוגברת על ידי העובדה שאטמוספרה מוחלשת תגן בצורה גרועה על פני השטח מפני חלקיקים טעונים של אולטרה סגול קשה וקרני רנטגן של "רוח הכוכבים".

בנוסף, קיימת סכנה שהמגנטוספירות של כוכבי לכת הניתנים למגורים ידוכאו על ידי השדה המגנטי החזק ביותר של ננסים אדומים.

מגן מגנטי שבור

אסטרונומים חשדו זה מכבר שלגמדים אדומים רבים יש שדה מגנטי רב עוצמה שיכול בקלות לפרוץ את המגן המגנטי המקיף כוכבי לכת שעלולים למגורים. כדי להוכיח זאת, נבנה עולם וירטואלי שבו כוכב הלכת שלנו מסתובב סביב כוכב דומה במסלול קרוב מאוד ב"אזור החיים".

התברר כי לעתים קרובות מאוד השדה המגנטי של גמד לא רק מעוות חזק את המגנטוספירה של כדור הארץ, אלא אפילו מניע אותה מתחת לפני השטח של כדור הארץ. בתרחיש כזה, תוך כמה מיליוני שנים בלבד, לא יישאר לנו אוויר או מים, וכל פני השטח ייחרכו מקרינה קוסמית.

שתי מסקנות מעניינות נובעות מכך. החיפוש אחר חיים במערכות גמד אדום עשוי להתברר כחסר תקווה לחלוטין, וזהו הסבר נוסף ל"שתיקה הגדולה של הקוסמוס".

עם זאת, אולי איננו יכולים לזהות אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ בשום אופן מכיוון שהכוכב שלנו נולד מוקדם מדי...

מי יכול לחיות על כוכבי לכת רחוקים? אולי יצורים כאלה?

גורלו העצוב של הבכורים

בניתוח נתונים שהתקבלו בעזרת הטלסקופים קפלר והאבל, מצאו אסטרונומים שתהליך היווצרות הכוכבים בשביל החלב הואט באופן משמעותי. זאת בשל המחסור הגובר בחומרי בניין בצורת ענני אבק וגזים.

אף על פי כן, עדיין נותר חומר רב בגלקסיה שלנו להולדת כוכבים ומערכות פלנטריות. יתרה מכך, בעוד כמה מיליארדי שנים, האי הכוכבי שלנו יתנגש בגלקסיית הענק של ערפילית אנדרומדה, מה שיגרום לפרץ אדיר של היווצרות כוכבים.

על רקע זה של אבולוציה גלקטית עתידית, נשמעה לאחרונה החדשות המרעישות שלפני ארבעה מיליארד שנים, בזמן הופעת מערכת השמש, היו קיימים רק עשירית מכוכבי הלכת הניתנים למגורים.

בהתחשב בכך שלקח כמה מאות מיליוני שנים להולדת המיקרואורגניזמים הפשוטים ביותר על הפלנטה שלנו, ונוצרו עוד כמה מיליארדי שנים צורות חיים מפותחות יותר, סביר להניח שחייזרים תבוניים יופיעו רק לאחר הכחדת השמש.

אולי כאן טמון הפתרון לפרדוקס הפרמי המסקרן, שנוסח פעם על ידי פיזיקאי מצטיין: ואיפה החייזרים האלה? או האם זה הגיוני לחפש תשובות על הפלנטה שלנו?

אקסטרמופילים בכדור הארץ ובחלל

ככל שאנו משתכנעים בייחודיות של מקומנו ביקום, כך עולה לעתים קרובות יותר השאלה: האם חיים יכולים להתקיים ולהתפתח בעולמות שונים לחלוטין משלנו?

התשובה לשאלה זו ניתנת על ידי הקיום על הפלנטה שלנו של אורגניזמים מדהימים - אקסטרמופילים. הם קיבלו את שמם בזכות יכולתם לשרוד בטמפרטורות קיצוניות, בסביבות רעילות ואפילו בחלל חסר אוויר. ביולוגים ימיים מצאו יצורים דומים בגייזרים תת-קרקעיים - "מעשני ים".

שם הם משגשגים בלחץ אדיר בהיעדר חמצן ממש בקצהם של פתחי אוורור געשיים חמים. ה"קולגות" שלהם נמצאים באגמי הרים מלוחים, במדבריות לוהטים ובמאגרים תת-קרחוניים של אנטארקטיקה. ישנם אפילו מיקרואורגניזמים "טרדיגרדיים" שסובלים את ואקום החלל. מסתבר שגם בסביבת הקרינה ליד גמדים אדומים יכולים להיווצר כמה "חיידקים קיצוניים".

אגם חומצה ממוקם בילוסטון. רובד אדום - חיידקי אסידופילוס

טרדיגרדים יכולים להתקיים בוואקום של החלל

ביולוגיה אבולוציונית אקדמית מאמינה שהחיים על פני כדור הארץ מקורם בתגובות כימיות ב"בריכה רדודה חמה" שחדרו אליה זרמי אולטרה סגול ואוזון מ"סופות ברקים" משתוללות. מצד שני, אסטרוביולוגים יודעים שאבני הבניין הכימיות של החיים נמצאות גם בעולמות אחרים. לדוגמה, הם הבחינו בערפיליות גז ואבק ובמערכות לוויין של ענקיות הגז שלנו. זה, כמובן, רחוק מלהיות "חיים מלאים", אלא הצעד הראשון לקראתם.

התיאוריה ה"סטנדרטית" של מקור החיים על פני כדור הארץ קיבלה לאחרונה מכה חזקה מ... גיאולוגים. מסתבר שהאורגניזמים הראשונים מבוגרים בהרבה ממה שחשבו בעבר, ונוצר בסביבה לא נוחה לחלוטין של אטמוספרה מתאן ומאגמה רותחת הנשפכת מאלפי הרי געש.

זה גורם לביולוגים רבים לחשוב על ההשערה הישנה של פנספרמיה. לפי זה, מקורם של המיקרואורגניזמים הראשונים במקום אחר, נניח, במאדים, והגיעו לכדור הארץ בליבת המטאוריטים. אולי החיידקים העתיקים נאלצו לעבור מרחק רב יותר בגרעיני שביט ממערכות כוכבים אחרות.

אבל אם זה כך, אזי נתיבי "האבולוציה הקוסמית" יכולים להוביל אותנו ל"אחים במקור" ששאבו את "זרעי החיים" מאותו מקור כמונו...

תחזית מזג האוויר עבור רוב כוכבי לכת חיצוניים מאכזבת. השמש הקופחת, השיטפונות השנתיים והשלג העמוק מסבכים באופן משמעותי את חיי התושבים המקומיים.

מדענים מתעניינים במגורים של כוכבי לכת אחרים ממספר סיבות, פוליטיות, פיננסיות, הומניטריות ומדעיות. הם רוצים להבין איך האקלים שלנו משתנה.

איך נחיה באקלים העתיד ומה נוכל לעשות כדי לבלום את הגאות הגואה של אפקט החממה. אחרי הכל, עוד קצת וגן עדן עד שכדור הארץ יאבד ללא תקנה.

לא סביר שנעסוק ברצינות בחיפוש אחר מקורות אנרגיה נקיים או נשכנע פוליטיקאים להתמודד עם סוגיות אקלים על חשבון רווח כספי. הרבה יותר מעניינת היא השאלה: מתי נראה חייזרים?

אזור המגורים, הידוע גם בשם "אזור הזהב", הוא האזור סביב כוכב שבו הטמפרטורה הממוצעת של כוכב הלכת מאפשרת למים הנוזלים שאנו כה רגילים אליהם להתקיים. אנחנו מחפשים מים נוזליים, לא רק לשימוש עתידי, אלא גם כדי למצוא רמז: אולי יכולים להיות חיים אחרים איפשהו.

בעיות מחוץ לאזור זה ברורות למדי. אם יהיה חם מדי, הסביבה תהפוך לאמבט אדים בלתי נסבל, או שהיא תתחיל לפרק את המים לחמצן ומימן.

אז חמצן יתחבר עם פחמן ויווצר פחמן דו חמצני, ומימן יברח לחלל. זה קורה עם ונוס.

אם כדור הארץ קר מדי, המים יווצרו חתיכות מוצקות. אולי יש כיסי מים נוזליים מתחת לקרום הקרח, אבל בסך הכל זה לא מקום נעים מאוד לחיות בו.

מצאנו את זה על מאדים ובירחיהם של צדק ושבתאי. ואם אתה יכול להגדיר באופן גס אזור פוטנציאלי למגורים, אז זה המקום שבו מים נוזליים יכולים להתקיים.

למרבה הצער, משוואה זו אינה מורכבת רק מהמרחק לכוכב ומכמות האנרגיה המופקת. האטמוספירה של כוכב הלכת משחקת תפקיד מרכזי.

תתפלאו, אבל נוגה ומאדים נמצאים באזור הפוטנציאלי למגורים של מערכת השמש. האטמוספירה של ונוס כל כך סמיכה שהיא לוכדת את אנרגיית השמש ויוצרת כבשן בלתי מסביר פנים שימיס כל רמז לחיים בפחות משתי כוסות תה עבור האדון הזה. במאדים, ההפך הוא הנכון.

האטמוספירה הדקה אינה יכולה להחזיק חום כלל, ולכן כדור הארץ קר מאוד. שפר את האטמוספרות של שני כוכבי הלכת - וקבל עולמות שמסוגלים למדי להגן על חיים.

אולי נוכל לדחוף אותם יחד ולערבב את האטמוספרות? צריך לחשוב. כשאנחנו מסתכלים על עולמות אחרים בשביל החלב ומנסים להבין אם יש שם חיים, זה לא מספיק רק להעריך את מיקומם באזור הזהבה.

אנחנו צריכים לדעת את צורת האטמוספירה. אסטרונומים מצאו כוכבי לכת הממוקמים באזורים ראויים למגורים סביב כוכבים אחרים, אך נראה כי העולמות הללו אינם ממוקמים במיוחד עבור חיים.

הם סובבים סביב כוכבי ננס אדומים. באופן עקרוני, לחיות בהשתקפויות אדמדמות זה לא כל כך נורא, אבל יש בעיה אחת.

גמדים אדומים נוטים להתנהג רע מאוד כשהם צעירים. הם מייצרים התלקחויות חזקות ופליטות מסה עטרה.

זה מנקה את פני השטח של כל כוכב לכת שמתקרב מדי. נכון, יש קצת תקווה.

לאחר כמה מיליוני שנים של פעילות גבוהה, כוכבי הננס האדומים הללו מתיישבים ומתחילים לינוק את מאגרי המימן שלהם, עם פוטנציאל של טריליוני שנים. אם החיים יכולים לשרוד מספיק זמן בימיו הראשונים של כוכב, חיים ארוכים ומאושרים יכולים לחכות. כאשר אתה חושב על בית חדש בין הכוכבים או מנסה למצוא חיים חדשים ביקום, חפש כוכבי לכת באזור הפוטנציאלי למגורים.

אזור מגורים (אזור הזהב)

פעם הייתה מערכת שמש, ואז יום אחד - לפני זמן רב, לפני כארבעה מיליארד שנים - היא הבינה שהיא כמעט נוצרה. נוגה הופיעה ליד השמש עצמה - והיא הייתה כל כך קרובה לשמש שאנרגיית קרני השמש התאידה את כל אספקת המים שלה. ומאדים היה רחוק מהשמש - וכל מימיו קפאו. ורק כוכב לכת אחד - כדור הארץ - התברר כמרחק כזה מהשמש - "בדיוק" - שהמים עליו נשארו נוזליים, ולכן החיים יכולים להיווצר על פני כדור הארץ. חגורה זו סביב השמש נודעה כאזור המגורים. סיפורם של שלושת הדובים מסופר לילדים במדינות רבות, ובאנגליה הגיבורה שלו נקראת זהבה. היא גם אהבה שהכל היה "בדיוק". בביתם של שלושת הדובים קערה אחת של דייסה הייתה חמה מדי. השני קר מדי. ורק השלישי הגיע לגולדילוק "בדיוק". ובבית שלושת הדובים היו שלוש מיטות, ואחת קשה מדי, השנייה רכה מדי, והשלישית "בדיוק", וזהבה נרדמה בה. כשחזרו שלושת הדובים הביתה, הם מצאו לא רק את אובדן הדייסה מהקערה השלישית, אלא גם זהבה, שישנה מתוקה במיטתו של הדוב הקטן. אני לא זוכר איך הכל נגמר שם, אבל אם הייתי שלושה דובים - טורפים אוכלי כל בחלק העליון של שרשרת המזון - הייתי אוכל זהבה.

זהבה עשויה להתעניין במגורים היחסיים של נוגה, כדור הארץ ומאדים, אבל למעשה, העלילה של כוכבי הלכת האלה הרבה יותר מסובכת משלוש קערות דייסה. לפני ארבעה מיליארד שנים, שביטים עשירים במים ואסטרואידים עשירים במינרלים עדיין הפציצו משטחים פלנטריים, אם כי בתדירות נמוכה בהרבה מבעבר. במהלך משחק זה של ביליארד בחלל, כמה כוכבי לכת נדדו ממקומות מולדתם קרובים יותר לשמש, וחלקם נדפקו למסלולים בקוטר גדול יותר. ורבים מעשרות כוכבי הלכת שנוצרו הגיעו למסלולים לא יציבים ונפלו לתוך השמש או צדק. עוד כמה כוכבי לכת פשוט נזרקו ממערכת השמש. היחידות הנותרות בסופו של דבר הסתובבו בדיוק באותם מסלולים שהתבררו כ"נכונים" כדי לשרוד עליהם מיליארדי שנים. כדור הארץ התיישב במסלול עם מרחק ממוצע מהשמש של כ-150 מיליון קילומטרים. במרחק זה, כדור הארץ מיירט חלק צנוע מאוד מכלל האנרגיה שפולטת השמש - שתי מיליארדיות בלבד. אם נניח שכדור הארץ סופג את כל האנרגיה הזו, אז הטמפרטורה הממוצעת של הפלנטה שלנו היא בערך 280 K, כלומר 7 מעלות צלזיוס - באמצע בין טמפרטורות החורף והקיץ.

בלחץ אטמוספרי רגיל, המים קופאים ב-273 K ורותחים ב-373 K, כך לשמחתנו הרבה, כמעט כל המים על פני כדור הארץ נמצאים במצב נוזלי. עם זאת, אין צורך למהר. לפעמים במדע אתה מקבל את התשובות הנכונות מהנחות היסוד הלא נכונות. למעשה, כדור הארץ סופג רק שני שליש מאנרגיית השמש המגיעה אליו. השאר משתקף חזרה לחלל על ידי פני כדור הארץ (במיוחד האוקיינוסים) וכיסוי העננים. אם נוסיף את מקדם ההשתקפות לנוסחה, אז הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ כבר יורדת ל-255 K, שזה הרבה יותר נמוך מנקודת הקיפאון של המים. חייב להיות מנגנון אחר בעבודה בימים אלה ששומר על הטמפרטורה הממוצעת ברמה נוחה יותר. שוב, קח את הזמן שלך. כל התיאוריות של אבולוציה של כוכבים מספרות לנו שלפני ארבעה מיליארד שנים, כאשר נוצרו חיים מהמרק הקדמוני על פני כדור הארץ, השמש הייתה עמומה בשלישית מכפי שהיא היום, מה שאומר שהטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ הייתה מתחת לאפס. אולי כדור הארץ בעבר הרחוק פשוט היה קרוב יותר לשמש? עם זאת, לאחר תקופה של הפצצות כבדות שהסתיימה זה מכבר, לא ידוע לנו על מנגנונים שיעבירו מסלולים יציבים בתוך מערכת השמש. אולי אפקט החממה היה חזק יותר בעבר? אנחנו כנראה לא יודעים. אבל אנחנו יודעים שלאזורים ראויים למגורים במובן המקורי של המילים הללו יש רק קשר מרוחק לשאלה האם יכולים להתקיים חיים על כוכבי לכת הנמצאים בגבולות אזורים אלה.

משוואת דרייק המפורסמת, שתמיד מתייחסים אליה בחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ, מאפשרת לתת הערכה גסה של כמה תרבויות, באופן עקרוני, ניתן למצוא בגלקסיית שביל החלב. המשוואה נגזרה בשנות ה-60 על ידי האסטרונום האמריקני פרנק דרייק, ובאותה תקופה המושג של אזור המגורים הוגבל לרעיון שכוכבי הלכת צריכים להיות במרחק מהכוכב שלהם שהוא "בדיוק מתאים" לקיומו של חַיִים. המשמעות של גרסה אחת של משוואת דרייק היא בערך כך: נתחיל ממספר הכוכבים בגלקסיה (מאות מיליארדים). הכפל את המספר העצום הזה בשבריר הכוכבים שיש להם כוכבי לכת. המספר המתקבל מוכפל בשבריר של כוכבי הלכת שנמצאים באזור המגורים. כעת נכפיל את התוצאה בשבריר כוכבי הלכת שעליהם התפתחו חיים. אנו מכפילים את התוצאה בשבריר כוכבי הלכת שעליהם התפתחו חיים תבוניים. אנחנו מכפילים את התוצאה בשיעור כוכבי הלכת שבהם ההתקדמות הטכנולוגית הגיעה לשלב כזה שניתן ליצור תקשורת בין-כוכבית.

אם ניקח בחשבון כעת את קצב היווצרות הכוכבים ואת תוחלת החיים של ציוויליזציה מתקדמת מבחינה טכנולוגית, נקבל את מספר הציוויליזציות המתקדמות שברגע זה ממש מחכות כנראה לשיחת הטלפון שלנו. כוכבים קטנים, קרירים ובעלי זוהר נמוכה חיים מאות מיליארדים, אולי טריליוני שנים, מה שאומר שלכוכבי הלכת שלהם יש מספיק זמן לגדל שניים או שלושה סוגים של אורגניזמים חיים על עצמם, אבל אזורי המגורים שלהם קרובים מדי לכוכב. כוכב הלכת שנוצר באזור זה נופל במהירות לתוך מה שנקרא לכידת גאות ושפל של כוכב ותמיד מסתובב עם צד אחד אליו, וזו הסיבה שעיוות חזק מתרחש בחימום של כוכב הלכת - כל המים ב"חזית" הצד של כדור הארץ יתאדה, וכל המים בצד ה"הפוך" יקפאו. אם זהבה חיה על כוכב כזה, היינו מגלים שהיא אוכלת את הדייסה שלה, מסתובבת סביב הציר שלה, כמו עוף בגריל - על הגבול ממש בין אור שמש נצחי לחושך נצחי. לאזורי המגורים סביב כוכבים ארוכים יש חיסרון נוסף - הם צרים מאוד, כך שיש סיכוי קטן מאוד שכוכב לכת יסתיים בטעות במסלול עם רדיוס שהוא "בדיוק מתאים".

אבל סביב כוכבים חמים, גדולים ובהירים יש אזורי מגורים ענקיים. עם זאת, הכוכבים הללו, למרבה הצער, הם נדירים וחיים רק כמה מיליוני שנים, ואז מתפוצצים, כך שכוכבי הלכת שלהם בקושי יכולים להיחשב כמועמדים בחיפוש אחר חיים בצורה שאנו רגילים אליה, אלא אם כן יש איזשהו סוג מאוד אבולוציה מהירה שעוברת שם. ואין זה סביר שבעלי חיים המסוגלים להמציא חשבון דיפרנציאלי יהיו הראשונים לצאת מהרפש הפרימיטיבי. משוואת דרייק יכולה להיחשב למתמטיקה של זהב, שיטה שבאמצעותה אפשר להעריך מה הסיכוי שאיפשהו בגלקסיה הכל הסתדר "בדיוק", כמו שצריך. עם זאת, משוואת דרייק בצורתה המקורית אינה כוללת, למשל, את מאדים, שנמצא הרחק מחוץ לאזור המגורים של השמש. בינתיים, מאדים מלא בנהרות יבשים מתפתלים עם דלתות ומישורי שיטפונות, וזה מוכיח ללא עוררין שפעם בעבר היו הרבה מים נוזליים על מאדים.

אבל מה עם ונוס, "אחותו" של כדור הארץ? הוא נופל ממש לאזור המגורים של השמש. כוכב הלכת הזה, המכוסה כולו בשכבה עבה של עננים, הוא בעל ההחזרה הגבוהה ביותר בכל מערכת השמש. אין סיבות ברורות לכך שזה יכול להיות רע ולא נוח על ונוס. עם זאת, יש בו אפקט חממה מפלצתי. האטמוספירה העבה של ונוס היא ברובה פחמן דו חמצני וסופגת כמעט 100% מכמות הקרינה הקטנה שמגיעה לפני השטח שלה. הטמפרטורה בנוגה היא 750 K, שהם שיא בכל מערכת השמש, אם כי המרחק מהשמש לנוגה הוא כמעט פי שניים מזה למרקורי.

מכיוון שכדור הארץ החזיק חיים לאורך האבולוציה שלו - מיליארדי שנים של תהפוכות סוערות - אז החיים עצמם חייבים לספק איזשהו מנגנון משוב ששומר על מים נוזליים על פני כדור הארץ. רעיון זה פותח על ידי הביולוגים ג'יימס לאבלוק ולין מרגוליס בשנות ה-70 והוא נקרא השערת גאיה. השערה פופולרית למדי, אך שנויה במחלוקת, מציעה כי קבוצת המינים הביולוגיים על פני כדור הארץ בכל זמן נתון פועלת כמו אורגניזם קולקטיבי שמתאים באופן מתמשך, אם כי ללא כוונה, את הרכב האטמוספירה והאקלים של כדור הארץ בצורה כזו שהם תורמים לנוכחות התפתחות חיים - כלומר נוכחות של מים נוזליים על פני השטח. אני חושב שזה מאוד מעניין וראוי ללימוד. השערת גאיה היא השערה מועדפת על תומכי הפילוסופיה של העידן החדש. אבל אני מוכן להתערב שכמה מאנוסים ונוסאים שמתו זה מכבר דגלו ברעיון הזה לפני מיליארד שנים...

אם מרחיבים את הרעיון של אזור המגורים, מתברר שהוא זקוק לכל מקור אנרגיה כדי להמיס את הקרח. אחד מהירחים של צדק, אירופה הקפואה, מחומם על ידי כוחות הגאות והשפל של שדה הכבידה של צדק. כמו כדור מחבט שמתחמם מפגיעות תכופות, אירופה מתחממת מהפרש עומס דינמי בשל העובדה שצדק מושך צד אחד שלו יותר מהשני. מהי התוצאה? נתוני תצפית עדכניים וחישובים תיאורטיים מראים שבאירופה יש אוקיינוס ​​של מים נוזליים או, אולי, שלג תחת קרום קרח בעובי קילומטר. לאור שפע החיים במעמקי האוקיינוס ​​על כדור הארץ, אירופה היא המועמדת המפתה ביותר לחיים במערכת השמש מחוץ לכדור הארץ. פריצת דרך נוספת לאחרונה בהבנתנו מהו אזור ראוי למגורים היא אורגניזמים חיים, שכונו לאחרונה "אקסטרמופילים": אורגניזמים שלא רק שורדים, אלא אפילו משגשגים בתנאים של קור קיצוני או חום קיצוני. אם היו ביולוגים בקרב אקסטרמופילים, סביר להניח שהם היו חושבים שהם נורמליים, ואקסטרמופילים הם כל אלה שחיים טוב בטמפרטורת החדר. בין האקסטרמופילים יש תרמופילים חובבי חום שחיים בדרך כלל ליד רכסי הרים תת מימיים באמצע האוקיינוסים, שם מים, מחוממים בלחץ עצום לטמפרטורה הרבה מעל נקודת הרתיחה הרגילה שלהם, ניתזים החוצה מתחת לקרום כדור הארץ אל העובי הקר. של האוקיינוס. התנאים שם דומים לאלו שבסיר לחץ למטבח: סיר חזק במיוחד עם מכסה אטום מאפשר לחמם מים בלחץ לטמפרטורה מעל לרתיחה, תוך הימנעות מהרתחה ככזו.

מינרלים עולים ממעיינות חמים על קרקעית האוקיינוס ​​הקרה, ויוצרים צינורות נקבוביים ענקיים בגובה עשר קומות - חם באמצע, מעט קריר יותר בקצוות, שם הם נוגעים ישירות במי האוקיינוס. בכל הטמפרטורות הללו חיים בצינורות אינספור מינים של יצורים חיים שמעולם לא ראו את השמש ולא אכפת להם אם היא קיימת או לא. האגוזים הקשוחים הללו מופעלים על ידי אנרגיה גיאותרמית, המורכבת ממה שנשאר מזמן היווצרות כדור הארץ, ומהחום שמחלחל ללא הרף לתוך קרום כדור הארץ עקב התפרקות רדיואקטיבית של איזוטופים טבעיים אך לא יציבים של איזוטופים ארוכים- יסודות כימיים מוכרים - ביניהם למשל אלומיניום-26 שמחזיק מעמד מיליוני שנים ואשלגן-40 שמחזיק מעמד מיליארדים. קרקעית האוקיינוס ​​היא כנראה אחת המערכות האקולוגיות היציבות ביותר על פני כדור הארץ. מה קורה אם אסטרואיד ענק מתנגש בכדור הארץ וכל החיים על פניו מתים? תרמופילים באוקיינוס ​​יחיו כאילו כלום לא קרה. אולי לאחר כל גל של הכחדה, הם אפילו מתפתחים ומאוכלסים מחדש את אדמת כדור הארץ. ומה יקרה אם השמש, מסיבות מסתוריות, תיעלם ממרכז מערכת השמש, וכדור הארץ יפרוץ ממסלולו וייסחף בחלל החיצון? האירוע הזה אפילו לא ייכנס לעיתוני תרמופיל. עם זאת, יעברו חמישה מיליארד שנים, והשמש תהפוך לענק אדום, תתרחב ותספוג את כל החלק הפנימי של מערכת השמש. במקביל, האוקיינוסים של כדור הארץ ירתחו, וכדור הארץ עצמו יתאדה. זו הולכת להיות סנסציה.

אם תרמופילים חיים בכל מקום על פני כדור הארץ, נשאלת שאלה רצינית: מה אם מקורם של החיים עמוק במעיים של כוכבי לכת אובדים שנזרקו ממערכת השמש במהלך היווצרותם? המאגרים התרמיים ה"גיאוגרפיים" שלהם יחזיקו מעמד מיליארדי שנים. ומה לגבי אינספור כוכבי הלכת שגורשו בכוח מכל מערכות השמש האחרות שהספיקו להיווצר ביקום שלנו? אולי החלל הבין-כוכבי שוקק חיים שמקורם והתפתח במעמקי כוכבי לכת חסרי בית? האזור הראוי למגורים הוא בכלל לא אזור מסודר בקפידה סביב כוכב שבו נופלת הכמות האידיאלית, "בדיוק" של אור השמש - למעשה, הוא נמצא בכל מקום. אז ביתם של שלושת הדובים, אולי, גם אינו תופס מקום מיוחד בעולם האגדות. קערת דייסה, שהטמפרטורה שלה הייתה "בדיוק", ניתן היה למצוא בכל בית מגורים, אפילו בבתי שלושת החזירים. מצאנו שהגורם המקביל במשוואת דרייק - זה שאחראי לקיומם של כוכבי לכת בתוך האזור הראוי למגורים - יכול בהחלט לעלות לכמעט 100%.

אז לאגדה שלנו יש סוף מבטיח מאוד. החיים הם לא בהכרח תופעה נדירה וייחודית, אולי היא מתרחשת באותה תדירות כמו כוכבי הלכת עצמם. וחיידקים תרמופילים חיו באושר ועושר עד עצם היום הזה - כחמישה מיליארד שנים.

מים, מים, מסביב למים

אם לשפוט לפי הופעתם של כמה מהמקומות היבשים והבלתי מסבירים ביותר במערכת השמש שלנו, אפשר לחשוב שהמים, שנמצאים בשפע על פני כדור הארץ, הם מותרות נדירה בשאר חלקי הגלקסיה. עם זאת, מכל המולקולות הטריאטומיות, המים הם הנפוצים ביותר, ובפער גדול. וברשימה של היסודות הנפוצים ביותר בחלל, מרכיבי המים - מימן וחמצן - תופסים את המקומות הראשון והשלישי. אז אין צורך לשאול מהיכן הגיעו המים במקום זה או אחר - עדיף לשאול מדוע עדיין אין בכל מקום. נתחיל עם מערכת השמש. אם אתם מחפשים מקום ללא מים וללא אוויר, אתם לא צריכים ללכת רחוק: הירח עומד לרשותכם. עם לחץ אטמוספרי נמוך על הירח - הוא כמעט אפס - ויומיים שבהם הטמפרטורה קרובה ל-100 מעלות צלזיוס, המים מתאדים במהירות. במהלך הלילה של שבועיים, הטמפרטורה יורדת ל-155 מעלות צלזיוס: בתנאים כאלה, כמעט כל דבר יקפא.

האסטרונאוטים של אפולו לקחו איתם את כל האוויר, כל המים וכל מערכות המיזוג שהם היו צריכים לירח כדי לנסוע לשם ובחזרה. עם זאת, בעתיד הרחוק, משלחות לא יצטרכו עוד לשאת עמן מים ומוצרים שונים מהם. נתונים מחשכת החלל קלמנטינה שמים קץ לוויכוח רב השנים בשאלה האם יש אגמים קפואים בתחתית מכתשים עמוקים בקוטב הצפוני והדרומי של הירח אחת ולתמיד. אם ניקח בחשבון את מספר ההתנגשויות הממוצע של הירח עם פסולת בין-כוכבית בשנה, עלינו להניח שבין הפסולת הנופלת לפני השטח אמורים להיות שביטים קפואים למדי. מה זאת אומרת "גדול מספיק"? יש מספיק שביטים במערכת השמש שאם יימסו, ישאירו שלולית בגודל של אגם אירי.

כמובן, לא ניתן לצפות שהאגם ​​החדש ישרוד ימים רבים של ירח חמים עם טמפרטורות קרובות ל-100 מעלות צלזיוס, אך כל שביט שנפל על פני הירח והתאדה זורק חלק ממולקולות המים שלו לקרקעית המכתשים העמוקים ליד הירח. מוטות. מולקולות אלו נספגות באדמת הירח, שם הן נשארות לנצח נצחים, שכן מקומות כאלה הם הפינות היחידות בירח שבהן, פשוטו כמשמעו, "השמש לא זורחת". (אם הייתם משוכנעים שצד אחד של הירח הוא תמיד חשוך, אז הוטעתם על ידי מגוון מקורות מוסמכים, שכללו ללא ספק את האלבום של פינק פלויד The Dark Side of the Moon, שיצא ב-1973.) בתור תושבי העיר ארקטיים ואנטארקטיים שרעבים לאור השמש יודעים, במקומות אלו השמש לעולם לא זורחת גבוה מעל האופק - לא במהלך היום, ולא במהלך השנה. עכשיו דמיינו שאתם גרים בתחתית מכתש ששפתו גבוהה מהנקודה בשמיים שבה השמש זורחת. במכתש כזה, ואפילו על הירח, שבו אין אוויר ואין מה לפזר אור כדי שייכנס לפינות מוצלות, יהיה צורך לחיות בחושך נצחי.

גם במקרר שלך קר וחשוך, אבל הקרח עדיין מתאדה שם עם הזמן (אל תאמין - תראה איך נראות קוביות קרח כשאתה חוזר מהיעדרות ארוכה), בכל זאת, כל כך קר בתחתית אלה מכתשים שהתאיידות, במהותה, נפסקת (לפחות במסגרת השיחה שלנו, אפשר בהחלט להניח שהוא לא קיים). אין ספק שאם אי פעם נבנה מושבה על הירח, היא תצטרך להיות ממוקמת ליד מכתשים כאלה. בנוסף ליתרונות הברורים - למתיישבים יהיה הרבה קרח, יהיה מה להמיס, לטהר ולשתות - ניתן להפיק מימן גם ממולקולות מים, ולהפריד אותו מחמצן. מימן וחלק מהחמצן ייכנסו לדלק רקטות, והמתנחלים ינשמו את שאר החמצן. ובזמנך הפנוי ממסעות חלל, אתה יכול להחליק על אגם קפוא מהמים שנשאבו.

אז, נתוני המכתש העתיקים מספרים לנו ששביטים פגעו בירח, מה שאומר שזה קרה גם לכדור הארץ. אם ניקח בחשבון שכדור הארץ גדול יותר וכוח המשיכה שלו חזק יותר, נוכל אפילו להסיק ששביטים נפלו לכדור הארץ לעתים קרובות יותר. אז זהו - מעצם לידתו של כדור הארץ ועד היום. יתר על כן, כדור הארץ לא יצא מהוואקום הקוסמי בצורה של תרדמת כדורית מוכנה. הוא צמח מתוך גז פרוטוסולארי מעובה, שממנו נוצרו השמש עצמה וכל שאר כוכבי הלכת. כדור הארץ המשיך לגדול כשחלקיקים קטנים מוצקים נדבקו אליו, ולאחר מכן - עקב הפצצה מתמדת של אסטרואידים, שהיו עשירים במינרלים, ושביטים, שהיו עשירים במים. באיזה מובן זה קבוע? על פי החשד, תדירות הפגיעה של שביטים בכדור הארץ בשלבים המוקדמים של קיומו הספיקה כדי לספק מים לכל האוקיינוסים שלו. עם זאת, נותרו שאלות מסוימות (ומקום לוויכוח). בהשוואה למים מהאוקיינוסים, במים מהשביטים שאנו חוקרים כעת יש הרבה דאוטריום, סוג של מימן שיש לו נויטרון נוסף בגרעין. אם האוקיינוסים היו מלאים בשביטים, אז לשביטים שנפלו לכדור הארץ בתחילת קיומה של מערכת השמש היה הרכב כימי שונה במקצת.

חושבים שאתם יכולים לצאת בבטחה החוצה? ובכן, לא: מחקרים עדכניים על תכולת המים באטמוספרה העליונה של כדור הארץ הראו שגושי קרח בגודל של בית נופלים בקביעות לכדור הארץ. כדורי השלג הבין-פלנטריים הללו, כשהם במגע עם אוויר, מתאדים במהירות, אך מצליחים לתרום לתקציב המים של כדור הארץ. אם תדירות הנפילות הייתה קבועה לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ של 4.6 מיליארד שנים, אז אולי כדורי השלג הללו גם חידשו את האוקיינוסים של כדור הארץ. תוסיפו לכך את אדי המים המוכרים לנו שמשתחררים לאטמוספירה בהתפרצויות געשיות, ומסתבר שכדור הארץ קיבל את אספקת המים שלו על פני השטח במגוון דרכים. האוקיינוסים המלכותיים שלנו תופסים כעת שני שלישים משטח כדור הארץ, אך הם רק חמישית אלפים ממסת כדור הארץ. זה נראה כי חלק קטן מאוד, אבל זה עדיין כמו אחד וחצי קווינטיליון טון, 2% מהם בכל זמן נתון הם בצורת קרח. אם כדור הארץ חווה אי פעם תקופה של אפקט חממה קיצוני, כמו על נוגה, אז האטמוספירה שלנו תספוג עודף אנרגיית שמש, טמפרטורת האוויר תעלה, והאוקיינוסים ירתחו ויתנדפו במהירות לאטמוספירה. זה יהיה רע. לא רק שהצומח והחי של כדור הארץ ימותו - זה ברור - אחת הסיבות המשכנעות (תרתי משמע) למוות הכללי תהיה שהאטמוספירה, הרוויה באדי מים, תהפוך למסיבית פי שלוש מאות. זה ירסק את כולנו.

נוגה נבדלת מכוכבי לכת אחרים במערכת השמש במובנים רבים, כולל האטמוספירה העבה, הצפופה והכבדה של פחמן דו חמצני, שלה לחץ פי מאה מהאטמוספירה של כדור הארץ. היינו משתטחים שם. עם זאת, בדירוג שלי של התכונות המדהימות ביותר של נוגה, נוכחותם של מכתשים, אשר נוצרו כולם לאחרונה יחסית ומפוזרים באופן שווה על פני כל פני השטח, תופסת את המקום הראשון. תכונה תמימה לכאורה זו מעידה על קטסטרופה בודדת בקנה מידה פלנטרי, שהפעילה מחדש את השעון המכתש ומחקה את כל העדויות לפגיעה בעבר. זה בכוחה, למשל, של תופעה אקלימית שחיקה כמו המבול העולמי. וגם - פעילות גיאולוגית בקנה מידה גדול (לא מין), למשל, זרמי לבה, שהפכו את כל פני השטח של נוגה לחלומו של נהג אמריקאי - כוכב לכת מרוצף לחלוטין. כל מה שהפעיל מחדש את השעון קרה בפתאומיות ובפתאומיות. עם זאת, לא הכל ברור כאן. אם באמת היה שיטפון עולמי על נוגה, לאן נעלמו כל המים עכשיו? ירד מתחת לפני השטח? התאדה לאטמוספירה? או שאולי לא המים הציפו את נוגה, אלא חומר אחר?

הסקרנות והבורות שלנו אינן מוגבלות לנוגה אחת - הן מתרחבות לכוכבי לכת אחרים. מאדים היה פעם ביצה אמיתית - עם נהרות מתפתלים, מישורי שיטפונות, דלתות, רשת של נחלים קטנים וקניונים ענקיים שנחצבו במים זורמים. יש לנו כבר מספיק ראיות לכך שאם בכל מקום במערכת השמש היו מקורות מים בשפע, זה על מאדים. עם זאת, כיום פני מאדים יבשים לחלוטין, ומדוע לא ברור. כשאני מסתכל על מאדים ונוגה – האח והאחות של כוכב הלכת שלנו – אני מסתכל על כדור הארץ בצורה חדשה וחושב עד כמה מקורות המים שלנו על פני כדור הארץ עשויים להיות לא אמינים. כפי שאנו כבר יודעים, דמיונו של פרסיבל לואל הוביל אותו להניח שמושבות של אנשי מאדים עתירי תושייה בנו רשת גאונית של תעלות על מאדים כדי להביא מים מהקרחונים הקוטביים לקווי הרוחב האמצעיים המאוכלסים יותר. כדי להסביר מה הוא ראה (או חשב שראה), לואל המציא ציוויליזציה גוססת שאיכשהו איבדה מים. בחיבורו המפורט אך המטעה להפליא, מאדים כמשכן החיים (1909), לואל מלין על שקיעתה הקרובה של הציוויליזציה האנוסית שנולדה מהפנטזיה שלו:

ייבוש כדור הארץ יימשך, ללא ספק, עד שפני השטח שלו לא יהיו מסוגלים עוד לתמוך בכל החיים. הזמן בוודאי יפוצץ אותו כמו אבק. עם זאת, כאשר הניצוץ האחרון שלו יכבה, כוכב הלכת המת ימהר בחלל כמו רוח רפאים, והקריירה האבולוציונית שלו תסתיים לנצח.

(לואל, 1908, עמ' 216)

משהו שלואל צדק. אם הייתה פעם ציוויליזציה (או כל אורגניזמים חיים) על פני המאדים שהייתה זקוקה למים, אז באיזה שהוא שלב לא ידוע בהיסטוריה של מאדים ומסיבה לא ידועה, כל המים על פני השטח באמת התייבשו, מה שהוביל בדיוק לסיום כמו שלואל מתאר. אולי המים החסרים של מאדים פשוט ירדו למחתרת ונלכדו על ידי הפרמפרוסט. כיצד ניתן להוכיח זאת? למכתשים גדולים על פני מאדים יש יותר פסים של בוץ יבש שעולים על גדותיו מאשר למכתשים קטנים. בהנחה שהפרמפרסט נמצא עמוק מספיק, תידרש השפעה אלימה כדי להגיע אליו. שחרור אנרגיה מהתנגשות כזו היה צריך להמיס את הקרח מתחת לפני השטח במגע, והלכלוך ניתז החוצה. מכתשים בעלי תכונות אלו נפוצים יותר בקווי רוחב תת-קוטביים קרים, בדיוק היכן שהייתם מצפים ששכבת פרמפרוסט תהיה קרובה יותר לפני השטח. על פי כמה הערכות, אם כל המים, שכפי שאנו חושדים, הסתתרו בקרח הקרח במאדים, וכפי שאנו יודעים בוודאות, סגורים בקרחונים בקטבים, יימסו ומפוזרים באופן שווה על פני השטח שלו, מאדים יהפוך ל אוקיינוס ​​מתמשך בעומק של עשרות מטרים. תוכנית החיפוש אחר חיים על מאדים, מודרניים ומאובנים כאחד, צריכה לכלול התבוננות במגוון רחב של מקומות, במיוחד מתחת לפני השטח של מאדים.

כאשר האסטרופיזיקאים החלו לחשוב היכן ניתן למצוא מים נוזליים, ובאמצעות אסוציאציה, חיים, הם נטו בהתחלה לקחת בחשבון כוכבי לכת שמסתובבים במרחק מסוים מהכוכב שלהם - במרחק כזה שהמים נשארו על פני השטח שלהם נוזלים, לא רחוק מדי ולא קרוב מדי. אזור זה מכונה בדרך כלל אזור הישיבה, או אזור הזהב (ראה הפרק הקודם), ולכתחילה זו הייתה הערכה מקובלת למדי. עם זאת, היא לא לקחה בחשבון את האפשרות של הופעת חיים במקומות שבהם היו מקורות אנרגיה אחרים, שבגללם המים, שבהם היו צריכים להפוך לקרח, נשארו במצב נוזלי. זה יכול לספק אפקט חממה קל. וגם מקור אנרגיה פנימי, כמו חום שיורי לאחר היווצרות כוכב הלכת או התפרקות רדיואקטיבית של יסודות כבדים לא יציבים, שכל אחד מהם תורם לחימום הפנימי של כדור הארץ, ולכן, לפעילותו הגיאולוגית. בנוסף, הגאות והשפל הפלנטריים משמשים גם כמקור אנרגיה – זהו מושג כללי יותר מסתם אוקיינוס ​​גועש הרוקד עם הירח. כפי שראינו, ירח Io של צדק נתון ללחצים קבועים כתוצאה משינויים בכוחות הגאות והשפל מכיוון שמסלולו אינו מעגלי לחלוטין ואיו נע פנימה ומחוצה של צדק. איו ממוקם במרחק כל כך מהשמש שבתנאים אחרים הוא יצטרך לקפוא לנצח, אבל בשל שינויי גאות ושפל, הוא זכה לתואר גוף שמימי עם הפעילות הגיאולוגית האלימה ביותר בכל מערכת השמש - הכל. הוא שם: והרי געש פולטים לבה, ונקיקים לוהטים ותזוזות טקטוניות. לפעמים Io המודרני משולה לכדור הארץ הצעיר, כאשר הפלנטה שלנו עדיין לא התקררה לאחר הלידה.

אירופה מעניינת לא פחות - לוויין נוסף של צדק, שגם שואב חום מכוחות גאות ושפל. מדענים חשדו זה מכבר ואישרו לאחרונה (בהתבסס על תמונות מחשפת החלל גלילאו) שאירופה מכוסה בשכבות עבות ונודדות של קרח, שמתחתיהן שוכן אוקיינוס ​​של רפש או מים נוזליים. אוקיינוס ​​שלם של מים! רק תארו לעצמכם איזה סוג של דיג קרח יש. ואכן, מהנדסים ומדענים מהמעבדה להנעת סילון כבר שוקלים לשלוח גשושית חלל לאירופה, שתנחת על הקרח, תמצא בו פתח (או תחתוך או תרקע אותו בעצמה), תוריד לתוכו מצלמת וידאו בים עמוק. , ואנחנו בואו נראה מה יש ואיך. מכיוון שהחיים על פני כדור הארץ, ככל הנראה, מקורם באוקיינוס, קיומם של חיים באוקיינוסים של אירופה הוא בשום אופן לא פנטזיה ריקה, בהחלט יכול להיות. לדעתי, האיכות המדהימה ביותר של המים היא לא התווית הראויה ל"ממס אוניברסלי" שכולנו למדנו עליו בשיעורי כימיה בבית הספר, וגם לא טווח הטמפרטורות הרחב בצורה יוצאת דופן שמעליו המים נשארים נוזליים. התכונה המדהימה ביותר של מים היא שלמרות שכמעט כל החומרים, כולל המים עצמם, הופכים צפופים יותר כשהם מתקררים, המים, כשהם מתקררים מתחת ל-4 מעלות צלזיוס, הופכים פחות ופחות צפופים. כאשר הוא קופא באפס מעלות, הוא הופך פחות צפוף מאשר במצב נוזלי בכל טמפרטורה, וזה מעצבן עבור צינורות מים, אבל מזל מאוד עבור דגים. בחורף, כאשר טמפרטורת האוויר יורדת מתחת לאפס, מים בטמפרטורה של 4 מעלות שוקעים לקרקעית ונשארים שם, ושכבת קרח צפה מצטברת לאט מאוד על פני השטח ומבודדת את המים החמים יותר מהאוויר הקר.

אם היפוך צפיפות זה לא התרחש עם מים בטמפרטורה מתחת ל-4 מעלות, אז בטמפרטורת אוויר מתחת לנקודת הקיפאון, פני השטח החיצוניים של המאגר היו מתקררים ושוקעים לתחתית, ומים חמים יותר היו עולים למעלה. הסעה מאולצת כזו תקרר במהירות את כל מסת המים לאפס, ולאחר מכן פני השטח יתחילו לקפוא. קרח צפוף יותר ישקע - וכל עמוד המים יקפא מלמטה אל פני השטח. בעולם כזה לא יהיה דיג קרח, כי כל הדגים היו קפואים - קפואים בחיים. ואוהבי דיג קרח היו יושבים מתחת לעובי המים שעדיין לא קפאו, או על גוש של מאגר קפוא לחלוטין. לא יהיה צורך בשוברי קרח כדי לנסוע על פני הקוטב הצפוני הקפוא: האוקיינוס ​​הארקטי יקפא לקרקעית או יישאר פתוח לניווט רגיל, מכיוון ששכבת קרח הייתה שוכנת מתחת. ואתה יכול ללכת על הקרח כמה שאתה רוצה ולא לפחד להיכשל. בעולם מקביל שכזה, גושי קרח וגרגירי קרח היו שוקעים, וב-1912 הטיטאניק הייתה מפליגה בבטחה ליעדה - ניו יורק.

קיומם של מים בגלקסיה אינו מוגבל לכוכבי הלכת וירחיהם. מולקולות של מים, כמו גם כמה כימיקלים ביתיים מוכרים אחרים כמו אמוניה, מתאן ואלכוהול אתילי, נרשמות כל הזמן בענני גז בין-כוכביים. בתנאים מסוימים - טמפרטורה נמוכה וצפיפות גבוהה - יכולה קבוצה של מולקולות מים לפלוט מחדש את האנרגיה של הכוכב הקרוב לחלל בצורה של קרינת מיקרוגל כיוונית בעוצמה גבוהה מוגברת. הפיזיקה של תופעה זו דומה מאוד לכל מה שקורה לאור הנראה בלייזר. אבל במקרה הזה עדיף לדבר לא על לייזר, אלא על מאסר - כך מתקצר הביטוי "הגברת מיקרוגל על ​​ידי פליטת קרינה מגורה". אז המים לא נמצאים רק בכל מקום ובכל מקום בגלקסיה – לפעמים הם גם מחייכים אליכם קורן ממעמקי החלל.

אנו יודעים שמים נחוצים לחיים על פני כדור הארץ, אך אנו יכולים רק להניח שהם תנאי הכרחי להופעתם של חיים בכל פינה בגלקסיה. עם זאת, אנשים שאינם יודעים קרוא וכתוב כימית מאמינים לעתים קרובות כי מים הם חומר קטלני שעדיף לא להיתקל בו. בשנת 1997, נתן זונר, תלמיד תיכון בן 14 באיגל רוק, איידהו, ערך מחקר אובייקטיבי ראוי על דעות קדומות אנטי-טק וה"כימופוביה" הקשורה אליו. נתן הזמין את העוברים והשבים ברחוב לחתום על עצומה בדרישה לפיקוח קפדני או אפילו איסור על שימוש בדו-מימן חד-חמצני. הנסיין הצעיר נתן רשימה של תכונות מסויטות של החומר הזה, נטולות טעם וריח:

דו-מימן חד-חמצני הוא המרכיב העיקרי של גשם חומצי;

במוקדם או במאוחר החומר הזה ממיס את כל מה שהוא בא איתו במגע;

אם נשאף בטעות, זה יכול להיות קטלני;

במצב הגזי, הוא משאיר כוויות קשות;

הוא נמצא בגידולים של חולי סרטן סופניים.

43 מתוך החמישים שאליהם פנה צונר חתמו על העצומה, שישה היססו, ואחד התגלה כתומך נלהב של דו-מימן חד-חמצני וסירב לחתום את חתימתו.

מרחב מחייה

אם תשאלו אדם מאיפה הוא, בתגובה תשמעו בדרך כלל את שם העיר בה נולד, או מקום כלשהו על פני כדור הארץ בו בילה את ילדותו. וזה נכון לחלוטין. למרות זאת

התשובה המדויקת מבחינה אסטרוכימית תהיה: "אני בא משרידי ההתפוצצויות של כוכבים מסיביים רבים שמתו לפני יותר מחמישה מיליארד שנים." החלל החיצון הוא המפעל הכימי הראשי. הוא שוגר על ידי המפץ הגדול, שסיפק ליקום מימן, הליום וטיפת ליתיום - שלושת היסודות הקלים ביותר. תשעים ושניים היסודות הנותרים בטבע יצרו את הכוכבים, כולל כל פחמן, סידן וזרחן בודד בכל אורגניזם חי על כדור הארץ, אנושי ואחרים. מי יצטרך את כל המבחר העשיר ביותר של חומרי הגלם אם הוא יישאר כלוא בכוכבים? אבל כאשר כוכבים מתים, הם מחזירים את חלק הארי מהמסה שלהם לחלל ומתבלים את ענני הגז הקרובים ביותר בקבוצה שלמה של אטומים, אשר מעשירים לאחר מכן את הדור הבא של הכוכבים.

אם נוצרים התנאים הנכונים - הטמפרטורה הנכונה והלחץ הנכון - אטומים רבים מתחברים ויוצרים מולקולות פשוטות. לאחר מכן, מולקולות רבות הופכות לגדולות ומורכבות יותר, והמנגנונים לכך מורכבים ויצירתיים כאחד. בסופו של דבר, מולקולות מורכבות מתארגנות בעצמן לאורגניזמים חיים כאלה או אחרים, וזה בהחלט קורה במיליארדי פינות ביקום. לפחות באחת מהן, המולקולות הפכו למורכבות עד כדי כך שהן פיתחו אינטליגנציה ולאחר מכן את היכולת לנסח ולתקשר זו לזו את הרעיונות המובעים באייקונים בעמוד זה.

כן, כן, לא רק אנשים, אלא גם כל שאר האורגניזמים החיים בחלל, כמו גם כוכבי הלכת והירחים שעליהם הם חיים, לא היו קיימים אלמלא שרידי כוכבים מושקעים. בעיקרון, אתה זבל. יהיה צורך לטפל בזה. עדיף להיות מאושר. אחרי הכל, מה יכול להיות אצילי יותר מהרעיון שהיקום חי בכולנו? אתה לא צריך מרכיבים נדירים כדי לרקוח חיים. זכור אילו יסודות תופסים את חמשת המקומות הראשונים מבחינת השפע בחלל: מימן, הליום, חמצן, פחמן וחנקן. למעט ההליום האינרטי מבחינה כימית, שאינו אוהב ליצור מולקולות עם אף אחד, אנו מקבלים את ארבעת המרכיבים העיקריים של החיים על פני כדור הארץ. הם ממתינים בכנפיים בעננים המסיביים העוטפים את הכוכבים בגלקסיה, ומתחילים ליצור מולקולות ברגע שהטמפרטורה יורדת מתחת לכמה אלפי מעלות קלווין. מולקולות משני אטומים נוצרות בבת אחת: זהו פחמן חד חמצני ומולקולת מימן (שני אטומי מימן הקשורים זה לזה). תורידו עוד קצת את הטמפרטורה ותקבלו מולקולות יציבות של שלושה או ארבעה אטומים כמו מים (H2O), פחמן דו חמצני (CO2) ואמוניה (NH3) - מוצרים פשוטים אך איכותיים של המטבח הביולוגי. אם הטמפרטורה תרד עוד קצת, יהיו שורה שלמה של מולקולות של חמישה ושישה אטומים. ומכיוון שפחמן אינו רק תפוצה רחבה, אלא גם מאוד פעיל מנקודת מבט כימית, הוא נכלל ברוב המולקולות - למעשה, שלושה רבעים מכל "מיני" המולקולות שנצפו במדיום הבין-כוכבי מכילים לפחות פחמן אחד אָטוֹם. מַבְטִיחַ. עם זאת, מקום למולקולות הוא מקום מסוכן למדי. אם הם לא נהרסים על ידי האנרגיה של פיצוצי סופרנובה, אז קרינה אולטרה סגולה מכוכבים אולטרה בהירים סמוכים משלימה את העניין.

ככל שהמולקולה גדולה יותר, כך היא עמידה בהתקפות גרוע יותר. אם למולקולות יש מזל מספיק לחיות באזורים שקטים או מוגנים יחסית, הן יכולות לשרוד כדי להפוך לחלק מגרגרי אבק קוסמי, ובסופו של דבר לאסטרואידים, שביטים, כוכבי לכת ואנשים. אבל גם אם מתקפת הכוכבים לא תשאיר אף אחת מהמולקולות המקוריות בחיים, יהיו מספיק אטומים וזמן ליצור מולקולות מורכבות - לא רק במהלך היווצרותו של כוכב לכת זה או אחר, אלא גם על ומתחת לפני השטח הגמיש של הפלנטה. . בין המולקולות המורכבות הנפוצות ביותר, מובחנים במיוחד אדנין (זהו נוקלאוטיד כזה, או "בסיס", חלק בלתי נפרד מה-DNA), גליצין (מבשר חלבון) וגליקואלדהיד (פחמימן). כל המרכיבים הללו ודומים להם נחוצים להופעתם של חיים בצורה המוכרת לנו וכמובן אינם נמצאים רק על פני כדור הארץ.

עם זאת, כל הבכאנליה הזו של מולקולות אורגניות עדיין אינן חיים, בדיוק כמו שקמח, מים, שמרים ומלח הם עדיין לא לחם. אמנם המעבר הממשי מחומר גלם ליצור חי נותר בגדר תעלומה, אך ברור שנדרשים מספר תנאים כדי שזה יקרה. הסביבה צריכה לעודד מולקולות להתנסות זו בזו ובמקביל להגן מפני פגיעה מיותרת. נוזלים טובים במיוחד לכך, מכיוון שהם מספקים גם מגע קרוב וגם ניידות רבה. ככל שהסביבה מספקת יותר הזדמנויות לתגובות כימיות, כך הניסויים של תושביה יהיו יצירתיים יותר. חשוב לקחת בחשבון גורם נוסף שעליו מדברים חוקי הפיזיקה: תגובות כימיות דורשות מקור אנרגיה בלתי פוסקת.

כאשר בוחנים את הטווח הרחב של טמפרטורות, לחצים, חומציות וקרינות שבהן החיים על פני כדור הארץ יכולים לשגשג, ונזכרים שמה שמהווה פינה נעימה עבור חיידק אחד הוא תא עינויים עבור אחר, מתברר מדוע למדענים אין יותר את הזכות להציב תנאים נוספים לחיים במקום אחר. המחשה מצוינת למגבלות של מסקנות כאלה מובאת בספר המקסים "Cosmotheoros" מאת האסטרונום ההולנדי כריסטיאן הויגנס מהמאה ה-17: המחבר משוכנע שצריך לטפח קנבוס על כוכבי לכת אחרים - אחרת ממה היו עשויים חבלי ספינה כדי לשלוט בו. ספינות ולנווט בים? שלוש מאות שנים חלפו, ואנו מסתפקים רק בקומץ של מולקולות. אם תערבבו אותם היטב ותניחו אותם במקום חמים, אפשר לצפות שזה ייקח רק כמה מאות מיליוני שנים - ויהיו לנו מושבות משגשגות של מיקרואורגניזמים. החיים עלי אדמות הם פוריים בצורה יוצאת דופן, אין ספק בכך. ומה עם שאר היקום? אם במקום אחר יש גוף שמימי שדומה לפחות במידת מה לכוכב הלכת שלנו, ייתכן שהוא עשה ניסויים דומים עם ריאגנטים כימיים דומים והניסויים הללו בוצעו על ידי אותם חוקים פיזיקליים שהם זהים בכל היקום.

ניקח פחמן, למשל. הוא יודע ליצור מגוון קשרים גם עם עצמו וגם עם יסודות אחרים, ולכן נכלל במספר מדהים של תרכובות כימיות - בכך אין לו אח ורע בכל הטבלה המחזורית. פחמן יוצר יותר מולקולות מכל שאר היסודות ביחד (10 מיליון - מה אתה חושב?). בדרך כלל, כדי ליצור מולקולה, אטומים חולקים אלקטרונים חיצוניים אחד או יותר, לוכדים זה את זה כמו מפרקי זיקים בין קרונות משא. כל אטום פחמן מסוגל ליצור קשרים כאלה עם אטום אחד, שניים, שלושה או ארבעה אחרים - אבל אטום מימן, נניח, עם רק אחד, חמצן - עם אחד או שניים, חנקן - עם שלושה.

כאשר פחמן מתחבר עם עצמו, הוא יוצר מולקולות רבות מכל מיני שילובים של שרשראות ארוכות, טבעות סגורות או מבנים מסועפים. מולקולות אורגניות מורכבות אלו מסוגלות להישגים שמולקולות קטנות יכולות רק לחלום עליהם. למשל, הם מסוגלים לבצע משימה אחת בקצה אחד ואחר בקצה השני, להתפתל, להתכרבל, להשתלב במולקולות אחרות, ליצור חומרים בעלי עוד ועוד תכונות ואיכויות חדשות – אין להם מחסומים. אולי המולקולה המבוססת ביותר על פחמן היא ה-DNA, הסליל הכפול המקודד את המראה האישי של כל אורגניזם חי. אבל מה עם מים? כשמדובר במתן חיים, למים יש איכות שימושית מאוד - הם נשארים נוזליים בטווח טמפרטורות רחב מאוד, לפי רוב הביולוגים. למרבה הצער, רוב הביולוגים מתייחסים רק לכדור הארץ, שבו המים נשארים נוזליים בטווח של 100 מעלות צלזיוס. בינתיים, במקומות מסוימים על מאדים, הלחץ האטמוספרי נמוך עד כדי כך שהמים אינם נוזליים כלל - ברגע שאתה מוזג לעצמך כוס H2O, כל המים ירתחו ויקפאו בו זמנית! עם זאת, עד כמה שהמצב הנוכחי של האטמוספירה של מאדים עשוי להיות מצער, בעבר הוא איפשר קיומם של מאגרי מים נוזליים עצומים. אם פעם היו קיימים חיים על פני הכוכב האדום, אז רק באותו זמן.

באשר לכדור הארץ, הוא ממוקם היטב על פני השטח עם מים, לפעמים אפילו טוב מדי ואפילו קטלני. מאיפה היא באה? כפי שכבר ראינו, הגיוני להניח ששביטים הביאו את זה לכאן בחלקו: אפשר לומר שהם רוויים במים (קפואים, כמובן), יש מיליארדים כאלה במערכת השמש, יש די גדולים ביניהם, וכאשר מערכת השמש רק נוצרה, הם הפציצו ללא הרף את כדור הארץ הצעיר. הרי געש מתפרצים לא רק בגלל שהמאגמה חמה מאוד, אלא גם בגלל שהמאגמה החמה העולה הופכת את המים התת-קרקעיים לקיטור, והקיטור מתרחב במהירות, וגורם לפיצוץ. הקיטור כבר לא נכנס לחללים התת-קרקעיים, ותולש את המכסה מהר הגעש, מה שגורם ל-H2O לעלות לפני השטח. בהתחשב בכל זה, זה לא צריך להיות מפתיע שפני השטח של הפלנטה שלנו מלאים במים. עם כל המגוון של אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ, לכולם יש חלקים משותפים של DNA. הביולוג, שמעולם לא ראה דבר מלבד כדור הארץ בחייו, רק שמח על הרבגוניות של החיים, אבל האסטרוביולוג חולם על גיוון בקנה מידה גדול יותר: על חיים המבוססים על DNA זר לנו לחלוטין, או על משהו אחר בכלל.

לרוע המזל, עד כה הפלנטה שלנו היא המדגם הביולוגי היחיד. עם זאת, אסטרוביולוג יכול להרשות לעצמו לאסוף השערות לגבי אורגניזמים חיים שחיים אי שם במעמקי החלל על ידי חקר אורגניזמים שחיים בסביבות קיצוניות כאן על כדור הארץ. כדאי להתחיל לחפש את האקסטרמופילים האלה, ומסתבר שהם חיים כמעט בכל מקום: במזבלות פסולת גרעינית, בגיזרים חומציים, בנהרות חומציים רוויים בברזל, במעיינות עמוקים הפולטים מתלים כימיים וליד הרי געש תת-מימיים, ב-permafrost, בערימות טמבל, בבריכות מלח תעשייתיות, ובמגוון מקומות שבהם כנראה לא הייתם יוצאים לירח דבש, אבל שהם כנראה די אופייניים לרוב כוכבי הלכת והירחים האחרים. ביולוגים האמינו פעם שמקורם של החיים בסוג של "בריכה חמה", כפי שכתב דרווין (Darwin 1959, עמ' 202); עם זאת, העדויות שהצטברו בזמן האחרון נוטות להטות לרעיון שהאקסטרמופילים היו היצורים החיים הראשונים על פני כדור הארץ.

כפי שנראה בחלק הבא, במשך חצי מיליארד השנים הראשונות לקיומה, מערכת השמש הייתה דומה ביותר למטווח ירי. בלוקים גדולים וקטנים נפלו ללא הרף על פני כדור הארץ, שהותירו אחריו מכתשים וריסקו סלעים לאבק. כל ניסיון להשיק את Project Life היה מסוכל מיד. אולם לפני כארבעה מיליארד שנים דעכה ההפצצה וטמפרטורת פני כדור הארץ החלה לרדת, מה שאפשר לתוצאות של ניסויים כימיים מורכבים לשרוד ולפרוח. בספרי לימוד ישנים סופרים את הזמן מלידתה של מערכת השמש, ומחבריהם אומרים בדרך כלל שלקח לכדור הארץ 700-800 מיליון שנים להיווצר. אבל זה לא כך: הניסויים במעבדה הכימית של כוכב הלכת לא יכלו להתחיל עד שההפצצה השמימית תשכך. אתם מוזמנים להחסיר 600 מיליון שנים של "לוחמה" – ומסתבר שמנגנונים חד-תאיים יצאו מהשפשוף הפרימיטיבי תוך 200 מיליון שנה בלבד. בעוד שמדענים עדיין לא מצליחים להבין איך בדיוק התחילו החיים, נראה שלטבע אין שום בעיה עם זה.

אסטרוכימאים עשו דרך ארוכה תוך כמה עשורים בלבד: עד לאחרונה הם לא ידעו כלל על מולקולות בחלל, וכבר גילו תרכובות רבות ושונות כמעט בכל מקום. יתרה מכך, בעשור האחרון, אסטרופיזיקאים אישרו שכוכבי לכת מקיפים גם כוכבים אחרים, ושכל מערכת כוכבים, לא רק מערכת השמש, מלאה באותם ארבעת מרכיבי החיים החיוניים כמו הבית הקוסמי שלנו. כמובן, אף אחד לא מצפה למצוא חיים על כוכב, אפילו על כוכב "קר", שבו הוא רק אלף מעלות, אבל חיים על פני כדור הארץ נמצאים לעתים קרובות במקומות שבהם הטמפרטורה מגיעה לכמה מאות מעלות. כל התגליות הללו ביחד מובילות אותנו למסקנה שלמעשה היקום אינו זר ובלתי ידוע לנו בשום אופן - למעשה, אנו כבר מכירים אותו ברמה היסודית. אבל עד כמה אנחנו מכירים אחד את השני? מהי ההסתברות שיצורים חיים כלשהם דומים לארציים - מבוססים על פחמן ומעדיפים מים על פני כל שאר הנוזלים? קחו למשל את הסיליקון, אחד היסודות הנפוצים ביותר ביקום. בטבלה המחזורית, הסיליקון נמצא ממש מתחת לפחמן, מה שאומר שיש להם אותה תצורת אלקטרונים ברמה החיצונית. סיליקון, כמו פחמן, יכול ליצור קשרים עם אטום אחד, שניים, שלושה או ארבעה אחרים. בתנאים הנכונים, הוא יכול גם ליצור מולקולות שרשרת. מכיוון שהאפשרויות ליצור תרכובות כימיות לסיליקון הן בערך כמו לפחמן, סביר להניח שגם חיים יכולים להתעורר על בסיסם.

עם זאת, יש קושי אחד עם הסיליקון: בנוסף להיותו נדיר פי עשרה מפחמן, הוא גם יוצר קשרים חזקים מאוד. בפרט, אם תשלבו סיליקון ומימן, תקבלו לא את ההתחלה של כימיה אורגנית, אלא אבנים. על כדור הארץ, לתרכובות הכימיות הללו יש חיי מדף ארוכים. וכדי שתרכובת כימית תהיה נוחה לאורגניזם חי, דרושים קשרים חזקים מספיק כדי לעמוד בפני התקפות סביבתיות לא חזקות מדי, אבל לא כל כך בלתי ניתנים להריסה עד כדי לחתוך את האפשרות לניסויים נוספים. כמה חשובים מים נוזליים? האם זו באמת הסביבה היחידה המתאימה לניסויים כימיים, הסביבה היחידה שמסוגלת להעביר חומרים מזינים מחלק אחד של אורגניזם חי לאחר? אולי יצורים חיים פשוט צריכים כל נוזל. בטבע, אמוניה די שכיחה, למשל. ואלכוהול אתילי. שניהם נגזרים מהיסודות הנפוצים ביותר ביקום. אמוניה מעורבת במים קופאת בטמפרטורה נמוכה בהרבה מסתם מים (-73°C, לא 0°C), מה שמרחיב את טווח הטמפרטורות שבו אפשר לזהות אורגניזמים חיים שאוהבים נוזל. ישנה אפשרות נוספת: על כוכב לכת שבו יש מעט מקורות חום פנימיים, למשל, הוא מסתובב רחוק מהכוכב שלו וקפוא עד העצם, מתאן, שבדרך כלל נמצא במצב גזי, יכול לשחק גם את התפקיד של נוזל הכרחי. לתרכובות כאלה יש חיי מדף ארוכים. וכדי שתרכובת כימית תהיה נוחה לאורגניזם חי, דרושים קשרים חזקים מספיק כדי לעמוד בפני התקפות סביבתיות לא חזקות מדי, אבל לא כל כך בלתי ניתנים להריסה עד כדי לחתוך את האפשרות לניסויים נוספים.

כמה חשובים מים נוזליים? האם זו באמת הסביבה היחידה המתאימה לניסויים כימיים, הסביבה היחידה שמסוגלת להעביר חומרים מזינים מחלק אחד של אורגניזם חי לאחר? אולי יצורים חיים פשוט צריכים כל נוזל. בטבע, אמוניה די שכיחה, למשל. ואלכוהול אתילי. שניהם נגזרים מהיסודות הנפוצים ביותר ביקום. אמוניה מעורבת במים קופאת בטמפרטורה נמוכה בהרבה מסתם מים (-73°C, לא 0°C), מה שמרחיב את טווח הטמפרטורות שבו אפשר לזהות אורגניזמים חיים שאוהבים נוזל. ישנה אפשרות נוספת: על כוכב לכת שבו יש מעט מקורות חום פנימיים, למשל, הוא מסתובב רחוק מהכוכב שלו וקפוא עד העצם, מתאן, שבדרך כלל נמצא במצב גזי, יכול לשחק גם את התפקיד של נוזל הכרחי.

בשנת 2005 נחתה גשושית החלל הויגנס (על שם אתם-יודע-מי) על טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, שעשיר בתרכובות אורגניות ובעל אטמוספירה עבה פי עשרה מזו של כדור הארץ. מלבד כוכבי הלכת צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, שכולם מורכבים כולו מגז ואין להם משטח מוצק, רק לארבעה גרמי שמיים במערכת השמש שלנו יש אטמוספירה ראויה לציון: נוגה, כדור הארץ, מאדים וטיטאן. טיטניום אינו מושא מחקר מקרי בשום פנים ואופן. רשימת המולקולות שניתן למצוא שם מעוררת כבוד: אלה הם מים, ואמוניה, ומתאן, ואתאן, וכן מה שנקרא פחמימנים ארומטיים פוליציקליים - מולקולות מטבעות רבות. קרח המים על טיטאן כל כך קר שהוא הפך קשה כמו מלט. עם זאת, שילוב של טמפרטורה ולחץ מנזל מתאן, והתמונות הראשונות של הויגנס מציגות נחלים, נהרות ואגמים של מתאן נוזלי. הסביבה הכימית על פני השטח של טיטאן דומה במובנים מסוימים לזו של כדור הארץ הצעיר, וזו הסיבה שכל כך הרבה אסטרוביולוגים רואים בטיטאן מעבדה "חיה" לחקר עברו הרחוק של כדור הארץ. ואכן, ניסויים לפני שני עשורים הראו שאם מוסיפים מים ומעט חומצה לתרחיף האורגני הנובע מהקרנת הגזים המרכיבים את האטמוספירה העכורה של טיטאן, זה ייתן לנו שש עשרה חומצות אמינו.

לפני זמן לא רב, הביולוגים למדו שהביומסה הכוללת מתחת לפני השטח של כדור הארץ היא אולי גדולה יותר מאשר על פני השטח. המחקרים הנוכחיים של אורגניזמים חיים עמידים במיוחד מראים פעם אחר פעם שהחיים אינם יודעים מחסומים וגבולות. חוקרים החוקרים את התנאים להופעתם של חיים הם כבר לא "פרופסורים משוגעים" שמחפשים גברים ירוקים קטנים על כוכבי הלכת הקרובים, הם מדענים כלליים שבבעלותם מגוון כלים: הם חייבים להיות מומחים לא רק באסטרופיזיקה, כימיה וכימיה. ביולוגיה, אבל גם בגיאולוגיה ובפלנטולוגיה, כי הם צריכים לחפש חיים בכל מקום.

דוגמה למערכת למציאת אזור המגורים בהתאם לסוג הכוכבים.

באסטרונומיה, אזור ראוי למגורים, אזור ראוי למגורים, אזור חיים (אזור ראוי למגורים, HZ) הוא אזור מותנה במרחב, שנקבע על בסיס שהתנאים על פני השטח של המצויים בו יהיו קרובים לתנאים ב ויבטיחו את קיומם של מים בשלב הנוזל. בהתאם לכך, כוכבי לכת כאלה (או שלהם) יהיו נוחים להופעתם של חיים הדומים לכדור הארץ. הסבירות להתרחשות חיים היא הגדולה ביותר באזור המגורים בסביבה ( אזור מגורים circumstellar, CHZ ) ממוקם באזור המגורים ( אזור מגורים גלקטי, GHZ), למרות שהמחקר על האחרון עדיין בחיתוליו.

יש לציין כי נוכחותו של כוכב לכת באזור המגורים והטובות שלו לחיים אינם קשורים בהכרח: המאפיין הראשון מתאר את התנאים במערכת הפלנטרית בכללותה, והשני - ישירות על פני השטח של גוף שמימי .

בספרות בשפה האנגלית נקרא גם אזור המגורים אזור הזהב (אזור הזהבה). שם זה הוא התייחסות לאגדה האנגלית זהבה ושלושת הדובים, ברוסית המכונה "שלושה דובים". באגדה, זהבה מנסה להשתמש במספר סטים של שלושה חפצים הומוגניים, שבכל אחד מהם אחד החפצים מתגלה כגדול מדי (קשה, חם וכו'), השני קטן מדי (רך, קר...). .), והשלישי, ביניים ביניהם, הפריט מתברר כ"בדיוק מתאים". באופן דומה, כדי להיות באזור המגורים, כוכב הלכת חייב להיות לא רחוק מדי מהכוכב ולא קרוב מדי אליו, אלא במרחק "הנכון".

אזור מגורים של כוכב

גבולות האזור הראוי למגורים נקבעים על סמך הדרישה שלכוכבי הלכת שבו יהיו מים במצב נוזלי, מכיוון שהוא ממס הכרחי בתגובות ביוכימיות רבות.

מעבר לקצה החיצוני של אזור המגורים, כוכב הלכת אינו מקבל מספיק קרינת שמש כדי לפצות על אובדן קרינה, והטמפרטורה שלו תרד מתחת לנקודת הקיפאון של המים. כוכב לכת הקרוב יותר לשמש מהקצה הפנימי של אזור המגורים יתחמם יתר על המידה על ידי הקרינה שלו, ויגרום למים להתאדות.

המרחק מהכוכב שבו תופעה זו אפשרית מחושב לפי גודלו ועוצמתו של הכוכב. מרכז אזור המגורים של כוכב מסוים מתואר על ידי המשוואה:

אזור מגורים במערכת השמש

ישנן הערכות שונות לגבי היכן משתרע אזור המגורים:

אזור מגורים גלקטי

שיקולים לגבי העובדה שלמיקום המערכת הפלנטרית, הממוקמת בתוך הגלקסיה, צריכה להיות השפעה על אפשרות התפתחות החיים, הובילו למושג מה שנקרא. "אזור מגורים גלקטי" ( GHZ, אזור מגורים גלקטי ). קונספט פותח ב-1995 גיירמו גונזלסלמרות שהוא מאותגר.

אזור המגורים הגלקטי הוא, לפי הרעיונות הקיימים כיום, אזור בצורת טבעת הממוקם במישור הדיסק הגלקטי. לפי ההערכות, אזור הישיבה ממוקם באזור 7 עד 9 ק"מ ממרכז הגלקסיה, מתרחב עם הזמן ומכיל כוכבים בני 4 עד 8 מיליארד שנים. מבין הכוכבים הללו, 75% מבוגרים מהשמש.

בשנת 2008, קבוצת מדענים פרסמה הדמיות מחשב נרחבות שלפחות בגלקסיות כמו שביל החלב, כוכבים כמו השמש יכולים לנדוד למרחקים ארוכים. זה נוגד את התפיסה שאזורים מסוימים בגלקסיה מתאימים יותר לחיים מאחרים.

חפש כוכבי לכת באזור המגורים

כוכבי לכת באזורים ראויים למגורים מעניינים מאוד מדענים שמחפשים גם חיים מחוץ לכדור הארץ וגם בתים עתידיים לאנושות.

משוואת דרייק, המנסה לקבוע את הסבירות לחיים אינטליגנטיים מחוץ לכדור הארץ, כוללת משתנה ( לא) כמספר כוכבי לכת הניתנים למגורים במערכות כוכבים עם כוכבי לכת. מציאת זהבה עוזרת לחדד את הערכים עבור משתנה זה. ערכים נמוכים במיוחד עשויים לתמוך בהשערת כדור הארץ הייחודית, הקובעת שסדרה של התרחשויות ואירועים בלתי סבירים ביותר הובילו למקור החיים ב-. ערכים גבוהים יכולים לחזק את עקרון הבינוניות של קופרניקאן במיקום: מספר רב של כוכבי לכת זהבה אומר שכדור הארץ אינו ייחודי.

חיפוש אחר כוכבי לכת בגודל כדור הארץ באזורים הניתנים למגורים של כוכבים הוא חלק מרכזי במשימה, שמשתמשת (הושקה ב-7 במרץ 2009, UTC) כדי לסקור ולאסוף מאפיינים של כוכבי לכת באזורים הראויים למגורים. נכון לאפריל 2011, התגלו 1235 כוכבי לכת אפשריים, מתוכם 54 ממוקמים באזורים ראויים למגורים.

כוכב הלכת החיצוני המאושר הראשון באזור המגורים, קפלר-22 b, התגלה ב-2011. נכון ל-3 בפברואר 2012, ידוע שארבעה כוכבי לכת מאושרים באופן מהימן נמצאים באזורי המגורים של הכוכבים שלהם.