Mokslininkai nustatė antrąją auksaplaukės zonos sąlygą. Ieškoti planetų gyvenamojoje zonoje

Pažiūrėkite į žvaigždžių sklaidą juodame nakties danguje – jose visuose yra nuostabūs pasauliai, tokie kaip mūsų saulės sistema. Konservatyviausiais skaičiavimais, Paukščių Tako galaktikoje yra daugiau nei šimtas milijardų planetų, kai kurios iš jų gali būti panašios į Žemę.

Nauja informacija apie „svetimų“ planetas – egzoplanetos- atidarė Keplerio kosminį teleskopą, tyrinėdamas žvaigždynus, laukdamas momento, kai priešais savo šviesą atsidurs tolima planeta.

Orbitinė observatorija buvo paleista 2009 m. gegužę specialiai egzoplanetų paieškai, tačiau po ketverių metų žlugo. Po daugelio bandymų sugrąžinti teleskopą į darbą NASA buvo priversta išjungti observatoriją iš savo „kosminio laivyno“ 2013 m. rugpjūtį. Nepaisant to, per ilgus stebėjimų metus Kepleris gavo tiek daug unikalių duomenų, kad jiems ištirti prireiks dar kelerių metų. NASA jau ruošiasi 2017 m. paleisti Keplerio įpėdinį TESS teleskopą.

Superžemės auksaplaukės juostoje

Šiandien astronomai nustatė beveik 600 naujų pasaulių iš 3500 kandidatų į „egzoplanetos“ titulą. Manoma, kad tarp šių dangaus kūnų bent 90% gali pasirodyti „tikrosios planetos“, o likusieji – dvigubos žvaigždės, iki žvaigždžių dydžio neišaugusios „rudosios nykštukės“ ir didelių asteroidų spiečiais.

Dauguma naujųjų planetų kandidatų yra dujų milžinai, tokie kaip Jupiteris ar Saturnas, taip pat superžemės – uolinės planetos, kelis kartus didesnės už mūsiškę.

Natūralu, kad toli gražu ne visos planetos patenka į Keplerio ir kitų teleskopų regėjimo lauką. Jų skaičius skaičiuojamas tik 1–10 proc.

Norint tiksliai identifikuoti egzoplanetą, ji turi būti pakartotinai pritvirtinta prie savo žvaigždės disko. Aišku, kad dažniausiai ji išsidėsčiusi arti savo saulės, nes tuomet jo metai truks vos kelias Žemės dienas ar savaites, tad astronomai stebėjimus galės kartoti daug kartų.

Tokios karštų dujų kamuoliukų pavidalo planetos dažnai pasirodo kaip „karštieji Jupiteriai“, o viena iš šešių yra tarsi liepsnojanti superžemė, padengta lavos jūromis.

Žinoma, tokiomis sąlygomis mūsų tipo baltymų gyvybė negali egzistuoti, tačiau tarp šimtų nesvetingų kūnų yra malonių išimčių. Iki šiol buvo nustatyta daugiau nei šimtas antžeminių planetų, esančių vadinamojoje gyvenamojoje zonoje, arba auksaplaukės diržas.

Šis pasakos veikėjas vadovavosi principu „ne daugiau, ne mažiau“. Panašiai ir retų planetų, įtrauktų į „gyvybės zoną“, temperatūra turėtų būti skysto vandens egzistavimo ribose. Be to, 24 planetos iš šio skaičiaus turi mažesnį nei dviejų Žemės spindulių spindulį.

Tačiau kol kas tik viena iš šių planetų pasižymi pagrindiniais Žemės dvynių bruožais: ji yra Auksaplaukės zonoje, yra artima Žemės dydžiui ir yra geltonosios nykštukės sistemos, panašios į Saulę, dalis.

Raudonųjų nykštukų pasaulyje

Tačiau astrobiologai, atkakliai ieškantys nežemiškos gyvybės, nenusimena. Dauguma mūsų galaktikos žvaigždžių yra mažos vėsios ir blankios raudonos nykštukės. Remiantis šiuolaikiniais duomenimis, raudonieji nykštukai, būdami maždaug perpus mažesnio dydžio ir šaltesni už Saulę, sudaro mažiausiai tris ketvirtadalius Paukščių Tako „žvaigždžių populiacijos“.

Aplink šias „saulės pusbrolius“ sukasi Merkurijaus orbitos dydžio miniatiūrinės sistemos, jos taip pat turi savo „Goldilocks“ diržus.

Kalifornijos universiteto Berklyje astrofizikai netgi sudarė specialią kompiuterinę programą TERRA, kurios pagalba buvo identifikuota keliolika antžeminių dvynių. Visi jie yra arti savo gyvenimo zonų prie mažų raudonų šviesulių. Visa tai labai padidina nežemiškų gyvybės centrų buvimo mūsų galaktikoje tikimybę.

Raudonosios nykštukės, kurių apylinkėse buvo aptiktos į Žemę panašios planetos, anksčiau buvo laikomos labai tyliomis žvaigždėmis, o jų paviršiuose retai pasitaiko blyksnių, lydimų plazmos išmetimo.

Kaip paaiškėjo, iš tikrųjų tokie šviesuliai yra net aktyvesni už Saulę.

Jų paviršiuje nuolat vyksta galingi kataklizmai, generuojantys uraganinius „žvaigždžių vėjo“ gūsius, galinčius įveikti net galingą magnetinį Žemės skydą.

Tačiau už artumą prie savo žvaigždės daugelis Žemės dvynių gali sumokėti labai didelę kainą. Radiacijos srautai, atsirandantys dėl dažnų blyksnių raudonųjų nykštukų paviršiuje, tiesiogine prasme gali „nulaižyti“ dalį planetų atmosferos, todėl šie pasauliai tampa negyvenami. Tuo pačiu metu vainikinių išmetimų pavojų padidina tai, kad susilpnėjusi atmosfera prastai apsaugos paviršių nuo įkrautų kietojo ultravioletinių spindulių dalelių ir „žvaigždžių vėjo“ rentgeno spindulių.

Be to, kyla pavojus, kad potencialiai tinkamų gyventi planetų magnetosferas slopins stipriausias raudonųjų nykštukų magnetinis laukas.

Sulaužytas magnetinis skydas

Astronomai jau seniai įtarė, kad daugelis raudonųjų nykštukų turi galingą magnetinį lauką, kuris gali lengvai prasiveržti pro potencialiai tinkamas gyventi planetas supantį magnetinį skydą. Norėdami tai įrodyti, buvo pastatytas virtualus pasaulis, kuriame mūsų planeta sukasi aplink panašią žvaigždę labai arti „gyvybės zonos“ orbita.

Paaiškėjo, kad labai dažnai nykštuko magnetinis laukas ne tik stipriai deformuoja Žemės magnetosferą, bet net varo ją po planetos paviršiumi. Pagal tokį scenarijų vos per kelis milijonus metų mums neliktų nei oro, nei vandens, o visas paviršius būtų išdegintas nuo kosminės spinduliuotės.

Iš to išplaukia dvi įdomios išvados. Gyvybės paieškos raudonųjų nykštukų sistemose gali pasirodyti visiškai beviltiškos, ir tai dar vienas „didžiosios kosmoso tylos“ paaiškinimas.

Tačiau galbūt niekaip negalime aptikti nežemiško intelekto, nes mūsų planeta gimė per anksti...

Kas gali gyventi tolimose egzoplanetose? Gal tokie padarai?

Liūdnas pirmagimio likimas

Analizuodami Keplerio ir Hablo teleskopų pagalba gautus duomenis, astronomai nustatė, kad žvaigždžių formavimosi procesas Paukščių Take gerokai sulėtėjo. Taip yra dėl didėjančio statybinių medžiagų trūkumo dulkių ir dujų debesų pavidalu.

Nepaisant to, mūsų galaktikoje vis dar liko daug medžiagos žvaigždžių ir planetų sistemų gimimui. Be to, po kelių milijardų metų mūsų žvaigždžių sala susidurs su milžiniška Andromedos ūko galaktika, o tai sukels milžinišką žvaigždžių formavimosi pliūpsnį.

Šiame būsimos galaktikos evoliucijos fone neseniai pasigirdo sensacinga žinia, kad prieš keturis milijardus metų, Saulės sistemos atsiradimo metu, egzistavo tik dešimtadalis potencialiai tinkamų gyventi planetų.

Atsižvelgiant į tai, kad mūsų planetoje paprasčiausiems mikroorganizmams gimti prireikė kelių šimtų milijonų metų ir susiformavo keliais milijardais metų labiau išsivysčiusios gyvybės formos, labai tikėtina, kad protingi ateiviai atsiras tik Saulei išnykus.

Galbūt čia slypi intriguojančio Fermio paradokso, kurį kadaise suformulavo puikus fizikas, sprendimas: o kur tie ateiviai? O gal prasminga atsakymų ieškoti mūsų planetoje?

Ekstremofilai Žemėje ir kosmose

Kuo labiau įsitikiname savo vietos Visatoje unikalumu, tuo dažniau kyla klausimas: ar gyvybė gali egzistuoti ir vystytis pasauliuose, visiškai skirtinguose nei mūsų?

Atsakymą į šį klausimą duoda mūsų planetoje esantys nuostabūs organizmai – ekstremofilai. Jie gavo savo vardą dėl savo sugebėjimo išgyventi ekstremaliose temperatūrose, nuodingoje aplinkoje ir net beorėje erdvėje. Panašių būtybių jūrų biologai aptiko požeminiuose geizeriuose – „jūros rūkaliuose“.

Ten jie klesti esant didžiuliam slėgiui, kai trūksta deguonies pačiame karštų ugnikalnių angų krašte. Jų „kolegos“ yra sūriuose kalnų ežeruose, karštose dykumose ir Antarktidos poledyniniuose rezervuaruose. Yra net „vėlyvų“ mikroorganizmų, kurie ištveria erdvės vakuumą. Pasirodo, net radiacinėje aplinkoje prie raudonųjų nykštukų gali atsirasti kai kurių „ekstremalių mikrobų“.

Acid ežeras, esantis Jeloustoune. Raudona apnaša – acidophilus bakterijos

Tardigradai gali egzistuoti erdvės vakuume

Akademinė evoliucinė biologija mano, kad gyvybė Žemėje atsirado dėl cheminių reakcijų „šiltame sekliame baseine“, kurį prasiskverbė ultravioletiniai ir ozono srautai iš siautėjančių „žaibiškų audrų“. Kita vertus, astrobiologai žino, kad cheminės gyvybės statybinės medžiagos randamos ir kituose pasauliuose. Pavyzdžiui, jie buvo pastebėti dujų ir dulkių ūkuose bei mūsų dujų milžinų palydovinėse sistemose. Tai, žinoma, toli gražu nėra „pilnavertis gyvenimas“, bet pirmas žingsnis jo link.

„Standartinė“ gyvybės atsiradimo Žemėje teorija neseniai sulaukė stipraus smūgio iš…. geologai. Pasirodo, pirmieji organizmai yra daug senesni, nei manyta iki tol, ir susiformavo visiškai nepalankioje metano atmosferos ir iš tūkstančių ugnikalnių besiliejančios verdančios magmos aplinkoje.

Tai verčia daugelį biologų susimąstyti apie seną panspermijos hipotezę. Pagal ją pirmieji mikroorganizmai atsirado kažkur kitur, tarkime, Marse, o į Žemę atkeliavo meteoritų šerdyje. Galbūt senovės bakterijos turėjo nukeliauti didesnį atstumą kometų branduoliuose iš kitų žvaigždžių sistemų.

Bet jei taip yra, tada „kosminės evoliucijos“ keliai gali nuvesti mus pas „kilmės brolius“, kurie „gyvybės sėklas“ sėmėsi iš to paties šaltinio, kaip ir mes...

Daugumos egzoplanetų orų prognozės nuvilia. Kaitina saulė, kasmetiniai potvyniai ir gilus sniegas gerokai apsunkina vietos gyventojų gyvenimą.

Mokslininkai domisi kitų planetų tinkamumu gyventi dėl daugelio priežasčių – politinių, finansinių, humanitarinių ir mokslinių. Jie nori suprasti, kaip keičiasi mūsų pačių klimatas.

Kaip gyvensime ateities klimato sąlygomis ir ką galime padaryti, kad sustabdytume didėjančią šiltnamio efekto bangą. Juk dar truputis ir rojus, kol Žemė bus beviltiškai prarasta.

Vargu ar rimtai susirūpinsime švarių energijos šaltinių paieškomis ar įtikinsime politikus klimato problemas spręsti finansinės naudos sąskaita. Daug įdomesnis yra klausimas: kada išvysime ateivius?

Gyvenamoji zona, dar žinoma kaip „Auksaplaukės zona“, yra aplink žvaigždę esanti sritis, kurioje vidutinė planetos temperatūra leidžia egzistuoti skystam vandeniui, prie kurio esame taip įpratę. Medžiojame skystą vandenį ne tik būsimam naudojimui, bet ir tam, kad surastume užuominą: gal kur nors gali būti kitokia gyvybė.

Problemos už šios zonos ribų yra gana akivaizdžios. Jei bus per karšta, aplinka taps nepakeliama garų pirtimi arba pradės skaidyti vandenį į deguonį ir vandenilį.

Tada deguonis susijungs su anglimi, sudarydamas anglies dioksidą, o vandenilis pateks į erdvę. Tai atsitinka su Venera.

Jei planeta yra per šalta, vanduo sudarys kietus gabalus. Po ledo pluta gali būti skysto vandens kišenių, bet apskritai tai nėra labai maloni vieta gyventi.

Tai radome Marse ir Jupiterio bei Saturno palydovuose. Ir jei galite apytiksliai apibrėžti potencialiai gyvenamą zoną, tai yra vieta, kur gali egzistuoti skystas vanduo.

Deja, ši lygtis susideda ne tik iš atstumo iki žvaigždės ir pagamintos energijos kiekio. Planetos atmosfera vaidina svarbų vaidmenį.

Nustebsite, bet Venera ir Marsas yra potencialiai tinkamoje gyventi Saulės sistemos zonoje. Veneros atmosfera tokia tiršta, kad sulaiko Saulės energiją ir sukuria nesvetingą krosnį, kuri ištirpdys bet kokią gyvybės užuominą mažiau nei dviejuose šio džentelmeno arbatos puodeliuose. Marse yra atvirkščiai.

Plona atmosfera visiškai negali išlaikyti šilumos, todėl planeta yra labai šalta. Pagerinkite abiejų planetų atmosferą ir gaukite pasaulius, kurie yra pakankamai pajėgūs apsaugoti gyvybę.

Galbūt galėtume juos sujungti ir sumaišyti atmosferą? Reikia pagalvoti. Kai žiūrime į kitus pasaulius Paukščių Take ir bandome išsiaiškinti, ar ten yra gyvybės, neužtenka vien įvertinti jų vietą Auksaplaukės zonoje.

Turime žinoti atmosferos formą. Astronomai rado planetų, esančių gyvenamosiose zonose aplink kitas žvaigždes, tačiau atrodo, kad šie pasauliai nėra itin tinkami gyvybei.

Jie sukasi aplink raudonąsias nykštukines žvaigždes. Iš principo gyventi rausvuose atspindžiuose nėra taip blogai, bet yra viena problema.

Raudonieji nykštukai jaunystėje elgiasi labai blogai. Jie sukuria galingus blyksnius ir vainikinės masės išmetimą.

Tai išvalo bet kurios planetos, kuri priartėja per arti, paviršių. Tiesa, vilties yra.

Po kelių milijonų metų didelio aktyvumo šios raudonosios nykštukinės žvaigždės nusėda ir pradeda siurbti savo vandenilio atsargas, kurių potencialas gali siekti trilijonus metų. Jei gyvybė gali išgyventi pakankamai ilgai ankstyvosiomis žvaigždės dienomis, gali laukti ilgas, laimingas gyvenimas. Kai galvojate apie naujus namus tarp žvaigždžių arba bandote rasti naują gyvybę visatoje, ieškokite planetų potencialiai tinkamoje gyventi zonoje.

Gyvenamoji zona (Goldilocks zona)

Kažkada buvo Saulės sistema, o vieną dieną – seniai, maždaug prieš keturis milijardus metų – ji suprato, kad jau beveik susiformavo. Venera pasirodė šalia pačios Saulės – ir ji buvo taip arti Saulės, kad saulės spindulių energija išgarino visą jos vandens atsargą. O Marsas buvo toli nuo Saulės – ir visas jo vanduo užšalo. Ir tik viena planeta - Žemė - pasirodė esanti kaip tik tokiu atstumu nuo Saulės - "tik taip" - kad vanduo joje išliko skystas, todėl gyvybė galėjo atsirasti Žemės paviršiuje. Ši juosta aplink Saulę tapo žinoma kaip gyvenamoji zona. Pasaka apie tris lokius yra pasakojama vaikams daugelyje šalių, o Anglijoje jos herojė vadinama Auksaplauke. Jai taip pat patiko, kad viskas būtų „teisingai“. Trijų meškų namuose vienas dubenėlis košės buvo per karštas. Kitas per šaltas. Ir tik trečias atėjo į Auksaplaukę „tik kaip“. O trijų meškų namelyje buvo trys lovos, ir viena per kieta, kita per minkšta, trečia „tik tinkama“, ir Auksaplaukė jame užmigo. Grįžę namo trys meškiukai rado ne tik pamestą košę iš trečio dubenėlio, bet ir Auksaplaukę, kuri saldžiai miegojo meškiuko guolyje. Nepamenu, kuo viskas ten baigėsi, bet jei būčiau trys lokiai - visaėdžiai plėšrūnai, esantys pačioje mitybos grandinės viršūnėje - būčiau valgęs auksaplaukę.

Auksaplaukės gali būti suinteresuotos santykiniu Veneros, Žemės ir Marso tinkamumu gyventi, tačiau iš tikrųjų šių planetų siužetas yra daug sudėtingesnis nei trys dubenys košės. Prieš keturis milijardus metų vandens turtingos kometos ir mineralų turtingi asteroidai vis dar bombardavo planetų paviršius, nors ir daug rečiau nei anksčiau. Šio kosminio biliardo žaidimo metu kai kurios planetos migravo iš savo gimtųjų vietų arčiau Saulės, o kai kurios buvo išmuštos į didesnio skersmens orbitas. Ir daugelis iš dešimčių susiformavusių planetų atsidūrė nestabiliose orbitose ir nukrito į Saulę ar Jupiterį. Dar kelios planetos buvo tiesiog išmestos iš Saulės sistemos. Likę vienetai galiausiai sukosi būtent tomis orbitomis, kurios pasirodė „teisinga“, kad galėtų ant jų išgyventi milijardus metų. Žemė apsistojo orbitoje, kurios vidutinis atstumas nuo Saulės yra apie 150 milijonų kilometrų. Šiuo atstumu Žemė sulaiko labai nedidelę visos Saulės skleidžiamos energijos dalį – tik dvi milijardąsias dalis. Jei darysime prielaidą, kad Žemė sugeria visą šią energiją, tai vidutinė mūsų planetos temperatūra yra apie 280 K, tai yra 7 ° C - viduryje tarp žiemos ir vasaros temperatūros.

Esant normaliam atmosferos slėgiui, vanduo užšąla 273 K temperatūroje, o užverda 373 K temperatūroje, todėl mūsų didžiuliam džiaugsmui beveik visas vanduo Žemėje yra skystos būsenos. Tačiau skubėti nereikia. Kartais moksle teisingus atsakymus gauni iš netinkamų prielaidų. Tiesą sakant, Žemė sugeria tik du trečdalius ją pasiekiančios saulės energijos. Likusią dalį į kosmosą atspindi žemės paviršius (ypač vandenynai) ir debesų danga. Jei prie formulės pridėsime atspindžio koeficientą, tai vidutinė Žemės temperatūra jau nukrenta iki 255 K, o tai yra daug žemesnė už vandens užšalimo tašką. Šiais laikais turi veikti koks nors kitas mechanizmas, kuris palaiko patogesnę vidutinę temperatūrą. Vėlgi, neskubėkite. Visos žvaigždžių evoliucijos teorijos byloja, kad prieš keturis milijardus metų, kai Žemėje gyvybė susiformavo iš pirmykštės sriubos, Saulė buvo trečdaliu blankesnė nei šiandien, o tai reiškia, kad vidutinė Žemės temperatūra buvo žemiau nulio. Galbūt Žemė tolimoje praeityje buvo tiesiog arčiau Saulės? Tačiau po intensyvaus bombardavimo laikotarpio, kuris jau seniai baigėsi, mes nežinome jokių mechanizmų, kurie perkeltų stabilias orbitas Saulės sistemoje. Gal anksčiau šiltnamio efektas buvo stipresnis? Mes tikriausiai nežinome. Tačiau žinome, kad gyvenamosios zonos pradine šių žodžių prasme turi tik tolimą ryšį su tuo, ar gyvybė gali egzistuoti planetose, esančiose šių zonų ribose.

Garsioji Dreiko lygtis, kuri visada minima ieškant nežemiško intelekto, leidžia apytiksliai įvertinti, kiek civilizacijų iš esmės galima rasti Paukščių Tako galaktikoje. Lygtį septintajame dešimtmetyje išvedė amerikiečių astronomas Frankas Drake'as, o tuo metu gyvenamosios zonos samprata apsiribojo idėja, kad planetos turi būti tokiu atstumu nuo savo žvaigždės, kuris yra „tik tinkamu“ egzistavimui. gyvenimą. Vienos Dreiko lygties versijos reikšmė yra maždaug tokia: pradėkime nuo žvaigždžių skaičiaus galaktikoje (šimtai milijardų). Padauginkite šį didžiulį skaičių iš žvaigždžių, turinčių planetas, dalies. Gautas skaičius padauginamas iš planetų, esančių gyvenamojoje zonoje, dalies. Dabar rezultatą padauginame iš planetų, kuriose išsivystė gyvybė, dalies. Gautą rezultatą padauginame iš planetų, kuriose išsivystė protinga gyvybė, dalies. Gautą rezultatą padauginame iš planetų, kuriose technologijų pažanga pasiekė tokią stadiją, kad galima užmegzti tarpžvaigždinį ryšį, proporcijos.

Jei dabar atsižvelgsime į žvaigždžių formavimosi greitį ir technologiškai pažangios civilizacijos gyvenimo trukmę, gautume pažangių civilizacijų, kurios šią minutę tikriausiai laukia mūsų telefono skambučio, skaičių. Mažos, vėsios, mažo šviesumo žvaigždės gyvena šimtus milijardų, o gal trilijonus metų, o tai reiškia, kad jų planetos turi pakankamai laiko užsiauginti dviejų ar trijų rūšių gyvų organizmų, tačiau jų gyvenamosios zonos yra per arti žvaigždės. Šioje zonoje susiformavusi planeta greitai patenka į vadinamąjį žvaigždės potvynių gaudymą ir visada sukasi viena puse į ją, todėl planetos įkaitimo metu atsiranda stiprus iškraipymas – visas vanduo „priekyje“ planetos pusė išgaruos, o visas vanduo „atvirkštinėje“ pusėje užšals. Jei Auksaplaukė gyventų tokioje planetoje, pamatytume, kad ji valgo savo košę, sukdamasi aplink savo ašį, kaip ant grotelių kepta vištiena – ant pačios ribos tarp amžinos saulės šviesos ir amžinos tamsos. Gyvenimui tinkamos zonos aplink ilgaamžes žvaigždes turi dar vieną trūkumą – jos yra labai siauros, todėl labai maža tikimybė, kad planeta netyčia atsidurs „tik tinkamo spindulio“ orbitoje.

Tačiau aplink karštas, dideles, ryškias žvaigždes yra didžiulės gyvenamosios zonos. Tačiau šios žvaigždės, deja, yra retos ir gyvena vos kelis milijonus metų, o po to sprogsta, todėl jų planetos vargu ar gali būti laikomos kandidatėmis ieškant gyvybės tokia forma, prie kurios esame įpratę, nebent būtų koks nors labai ten vyksta greita evoliucija. Ir mažai tikėtina, kad gyvūnai, galintys išrasti diferencialinį skaičiavimą, pirmieji išnyks iš primityvaus dumblo. Dreiko lygtį galima laikyti Auksaplaukio matematika – metodu, pagal kurį galima įvertinti, kokia tikimybė, kad kažkur galaktikoje viskas susiklostė „teisingai“, kaip turėtų. Tačiau pirminėje Dreiko lygtyje nėra, pavyzdžiui, Marso, kuris yra toli už Saulės gyvenamosios zonos. Tuo tarpu Marse pilna vingiuotų sausų upių su deltomis ir salpomis, ir tai neginčijamai įrodo, kad anksčiau Marse buvo daug skysto vandens.

Bet kaip su Venera, Žemės „sesere“? Jis patenka tiesiai į saulės gyvenamąją zoną. Ši planeta, visiškai padengta storu debesų sluoksniu, turi didžiausią atspindžio koeficientą visoje Saulės sistemoje. Nėra akivaizdžių priežasčių, kodėl Veneroje gali būti blogai ir nepatogu. Tačiau jame yra didžiulis šiltnamio efektas. Tiršta Veneros atmosfera daugiausia yra anglies dioksidas ir sugeria beveik 100% nedidelio spinduliuotės kiekio, kuris pasiekia jos paviršių. Veneros temperatūra yra 750 K, tai yra rekordas visoje Saulės sistemoje, nors atstumas nuo Saulės iki Veneros yra beveik dvigubai didesnis nei iki Merkurijaus.

Kadangi Žemė per visą savo evoliuciją palaikė gyvybę – milijardus metų audringų peripetijų – pati gyvybė turi užtikrinti tam tikrą grįžtamojo ryšio mechanizmą, kuris planetoje išlaikytų skystą vandenį. Šią idėją aštuntajame dešimtmetyje sukūrė biologai Jamesas Lovelockas ir Lynn Margulis ir ji vadinama Gaia hipoteze. Ši gana populiari, bet prieštaringa hipotezė leidžia manyti, kad biologinių rūšių rinkinys Žemėje bet kuriuo metu veikia kaip kolektyvinis organizmas, kuris nuolat, nors ir netyčia, koreguoja Žemės atmosferos ir klimato sudėtį taip, kad prisidėtų prie jos buvimo ir klimato. gyvybės vystymasis - tai yra skysto vandens buvimas paviršiuje. Manau, kad tai labai įdomu ir verta studijų. Gaia hipotezė yra mėgstamiausia Naujojo amžiaus filosofijos šalininkų hipotezė. Bet aš pasiruošęs lažintis, kad kai kurie seniai mirę marsiečiai ir veneriečiai taip pat turėjo palaikyti šią idėją prieš milijardą metų...

Jei praplėstumėte gyvenamosios zonos sampratą, paaiškėtų, kad ledui ištirpdyti reikia bet kokio energijos šaltinio. Vienas iš Jupiterio palydovų – ledinė Europa – šildomas Jupiterio gravitacinio lauko potvynio jėgų. Kaip raketė, kuri įkaista nuo dažnų smūgių, Europa įkaista nuo dinaminio apkrovų skirtumo dėl to, kad Jupiteris traukia vieną jo pusę labiau nei kitą. Koks rezultatas? Dabartiniai stebėjimų duomenys ir teoriniai skaičiavimai rodo, kad Europoje po kilometro storio ledo pluta yra skysto vandens vandenynas arba, galbūt, sniego srutos. Atsižvelgiant į gyvybės gausą vandenyno gelmėse Žemėje, Europa yra viliojanti kandidatė į gyvybę Saulės sistemoje už Žemės ribų. Kitas neseniai įvykęs proveržis mūsų supratimui apie tai, kas yra gyvenamoji zona, yra gyvi organizmai, neseniai pavadinti „ekstremofilais“: organizmai, kurie ne tik išgyvena, bet netgi klesti esant dideliam šalčiui ar karščiui. Jei tarp ekstremofilų būtų biologų, jie tikriausiai manytų, kad jie yra normalūs, o ekstremofilai yra visi tie, kurie gerai gyvena kambario temperatūroje. Tarp ekstremofilų yra šilumą mėgstantys termofilai, kurie dažniausiai gyvena šalia povandeninių kalnų grandinių vandenynų viduryje, kur vanduo, esant didžiuliam slėgiui įkaitintas iki temperatūros, gerokai aukštesnės už įprastą virimo temperatūrą, iš po žemės plutos išsilieja į šaltą storį. vandenyno. Sąlygos ten panašios į virtuvės greitpuodį: ypač tvirtas puodas su sandariu dangčiu leidžia pašildyti esantį slėginį vandenį iki aukštesnės nei virimo temperatūros, vengiant užvirti.

Mineralai kyla iš karštųjų versmių šaltame vandenyno dugne ir sukuria milžiniškus porėtus dešimties aukštų vamzdžius – viduryje karšta, pakraščiuose – kiek vėsiau, kur jie tiesiogiai liečiasi su vandenyno vandeniu. Esant visoms tokioms temperatūroms, vamzdžiuose gyvena nesuskaičiuojama daugybė gyvų būtybių, kurios niekada nematė Saulės ir kuriems nesvarbu, ar ji egzistuoja, ar ne. Šiuos kietus riešutus maitina geoterminė energija, kurią sudaro tai, kas liko nuo Žemės formavimosi laiko, ir šilumos, kuri nuolat prasiskverbia į žemės plutą dėl natūralių, bet nestabilių ilgųjų izotopų radioaktyvaus skilimo. pažįstamų cheminių elementų – įskaitant, pavyzdžiui, aliuminį-26, kuris trunka milijonus metų, ir kalį-40, kuris trunka milijardus. Vandenyno dugnas tikriausiai yra viena stabiliausių ekosistemų Žemėje. Kas atsitiks, jei milžiniškas asteroidas susidurs su Žeme ir jos paviršiuje išnyks visa gyvybė? Vandenyno termofilai gyvens taip, lyg nieko nebūtų nutikę. Galbūt po kiekvienos išnykimo bangos jie netgi vystosi ir vėl apgyvendina žemės žemę. O kas nutiks, jei Saulė dėl paslaptingų priežasčių išnyks iš Saulės sistemos centro, o Žemė ištrūks iš orbitos ir dreifuoja kosmose? Šis įvykis net nepateks į Thermophile dokumentus. Tačiau praeis penki milijardai metų, ir Saulė pavirs raudonuoju milžinu, išsiplės ir sugers visą vidinę Saulės sistemos dalį. Tuo pačiu metu Žemės vandenynai išvirs, o pati Žemė išgaruos. Tai bus sensacija.

Jei termofilai gyvena visur Žemėje, kyla rimtas klausimas: kas būtų, jei gyvybė kiltų giliai palaidūnų planetų, kurios buvo išmestos iš Saulės sistemos besiformuojant, viduriuose? Jų „geo“ šiluminiai rezervuarai truktų milijardus metų. O kaip dėl daugybės planetų, kurios buvo priverstinai išstumtos iš visų kitų saulės sistemų, kurios spėjo susiformuoti mūsų Visatoje? Galbūt tarpžvaigždinėje erdvėje knibždėte knibžda gyvybės, kuri atsirado ir išsivystė benamių planetų gelmėse? Gyvenamoji zona visai nėra tvarkingai nubrėžta zona aplink žvaigždę, kur patenka idealus, „tik tinkamas“ saulės šviesos kiekis – iš tikrųjų jos yra visur. Tad trijų meškų namai, ko gero, irgi neužima ypatingos vietos pasakų pasaulyje. Dubenėlį košės, kurios temperatūra buvo „tinkama“, buvo galima rasti bet kuriame būste, net ir trijų kiaulių nameliuose. Mes nustatėme, kad atitinkamas Drake'o lygties veiksnys, atsakingas už planetų egzistavimą gyvenamojoje zonoje, gali padidėti iki beveik 100%.

Taigi mūsų pasaka turi daug žadančią pabaigą. Gyvybė nebūtinai yra retas ir unikalus reiškinys, galbūt jis pasitaiko taip pat dažnai, kaip ir pačios planetos. O termofilinės bakterijos laimingai gyveno iki šiol – apie penkis milijardus metų.

Vanduo, vanduo, aplinkui vanduo

Sprendžiant iš kai kurių sausiausių ir nesvetingiausių mūsų Saulės sistemos vietų atsiradimo, galima manyti, kad vanduo, kurio Žemėje gausu, likusioje galaktikos dalyje yra reta prabanga. Tačiau iš visų triatominių molekulių vanduo yra labiausiai paplitęs ir labai didelis. O kosmose dažniausiai pasitaikančių elementų sąraše vandens komponentai – vandenilis ir deguonis – užima pirmą ir trečią vietas. Taigi nereikia klausti, iš kur toje ar kitoje vietoje vanduo – geriau paklausti, kodėl jo vis dar nėra visur. Pradėkime nuo saulės sistemos. Jei ieškote vietos be vandens ir oro, jums nereikia toli eiti: jūs turite Mėnulį. Esant žemam atmosferos slėgiui Mėnulyje – jis beveik lygus nuliui – ir dviejų savaičių dienomis, kai temperatūra artima 100 °C, vanduo greitai išgaruoja. Per dvi savaites trunkančią naktį temperatūra nukrenta iki –155 °C: tokiomis sąlygomis beveik viskas sušals.

„Apollo“ astronautai į Mėnulį pasiėmė visą orą, vandenį ir visas reikalingas oro kondicionavimo sistemas, kad galėtų keliauti ten ir atgal. Tačiau tolimoje ateityje ekspedicijoms greičiausiai nebereikės su savimi neštis vandens ir įvairių gaminių iš jo. Kosminio zondo Clementine duomenys užbaigia ilgai trunkančias diskusijas apie tai, ar Mėnulio šiaurės ir pietų ašigalių gilių kraterių dugne yra užšalusių ežerų. Jei atsižvelgsime į vidutinį Mėnulio susidūrimų su tarpplanetinėmis šiukšlėmis skaičių per metus, turime daryti prielaidą, kad tarp į paviršių krintančių šiukšlių turėtų būti gana didelių ledinių kometų. Ką reiškia "pakankamai didelis"? Saulės sistemoje yra pakankamai kometų, kurios, ištirpusios, paliktų Erio ežero dydžio balą.

Žinoma, negalima tikėtis, kad naujasis ežeras išgyvens daug karštų mėnulio dienų, kai temperatūra bus artima 100 °C, tačiau bet kuri ant Mėnulio paviršiaus nukritusi ir išgaravusi kometa dalį savo vandens molekulių išmeta į gilių kraterių dugną šalia Mėnulio. polių. Šios molekulės yra absorbuojamos į mėnulio dirvožemį, kur jos išlieka amžinai ir amžinai, nes tokios vietos yra vieninteliai Mėnulio kampai, kuriuose tiesiogine prasme „Saulė nešviečia“. (Jei buvote įsitikinę, kad viena mėnulio pusė visada tamsi, tuomet jus suklaidino įvairūs autoritetingi šaltiniai, tarp kurių neabejotinai buvo ir 1973 m. išleistas Pink Floyd albumas The Dark Side of the Moon. ) Saulės šviesos ištroškę Arktis ir Antarktis žino, šiose vietose Saulė niekada nepakyla aukštai virš horizonto – nei dieną, nei per metus. Dabar įsivaizduokite, kad gyvenate kraterio apačioje, kurio kraštas yra aukščiau už tašką danguje, kur teka saulė. Tokiame krateryje ir net Mėnulyje, kur nėra oro ir nėra ko išsklaidyti šviesos, kad ji patektų į šešėlinius kampelius, teks gyventi amžinoje tamsoje.

Jūsų šaldytuve taip pat šalta ir tamsu, bet ledas laikui bėgant vis tiek išgaruoja (netikėkite – pažiūrėkite, kaip atrodo ledo kubeliai grįžę iš ilgo nebuvimo), vis dėlto jų apačioje taip šalta. krateriai, kurie iš esmės nutrūksta (bent jau mūsų pokalbio metu galime manyti, kad jo nėra). Neabejotina, kad jei kada nors Mėnulyje sukursime koloniją, ji turės būti šalia tokių kraterių. Be akivaizdžių privalumų – kolonistai turės daug ledo, bus ką lydyti, išvalyti ir gerti – vandenilį taip pat galima išgauti iš vandens molekulių, atskiriant jį nuo deguonies. Vandenilis ir dalis deguonies pateks į raketų kurą, o kolonistai kvėpuos likusiu deguonimi. O laisvu nuo kosmoso ekspedicijų laiku iš išgaunamo vandens galima čiuožti ant užšalusio ežero.

Taigi, senovės kraterio duomenys rodo, kad kometos atsitrenkė į Mėnulį, o tai reiškia, kad taip nutiko ir Žemei. Jei atsižvelgsime į tai, kad Žemė yra didesnė ir jos gravitacija yra stipresnė, netgi galime daryti išvadą, kad kometos į Žemę krito daug dažniau. Taip ir yra – nuo ​​pat Žemės gimimo iki šių dienų. Be to, Žemė neišnyko iš kosminio vakuumo paruoštos sferinės komos pavidalu. Jis išaugo iš kondensuotų protosoliarinių dujų, iš kurių susidarė pati Saulė ir visos kitos planetos. Žemė toliau augo, nes prie jos prilipo mažos kietosios dalelės, o vėliau – dėl nuolatinio mineralų turtingų asteroidų ir kometų, kuriose gausu vandens, bombardavimo. Kokia prasme jis yra nuolatinis? Įtariama, kad kometų, atsitrenkiančių į Žemę ankstyvosiose jos egzistavimo stadijose, dažnis buvo pakankamas, kad aprūpintų vandeniu visus jos vandenynus. Tačiau tam tikri klausimai išlieka (ir vietos diskusijoms). Palyginti su vandeniu iš vandenynų, mūsų tiriamų kometų vanduo turi daug deuterio – vandenilio, kurio branduolyje yra papildomas neutronas. Jei vandenynai buvo užpildyti kometomis, tai kometos, nukritusios į Žemę Saulės sistemos egzistavimo pradžioje, turėjo šiek tiek kitokią cheminę sudėtį.

Manote, kad galite saugiai išeiti į lauką? Na, ne: naujausi vandens kiekio viršutinėje Žemės atmosferoje tyrimai parodė, kad į Žemę reguliariai krenta namo dydžio ledo gabalai. Šios tarpplanetinės sniego gniūžtės, susilietus su oru, greitai išgaruoja, tačiau sugeba prisidėti prie Žemės vandens biudžeto. Jei kritimų dažnis buvo pastovus per visą 4,6 milijardo metų Žemės istoriją, tai šios sniego gniūžtės taip pat galėjo papildyti Žemės vandenynus. Prie to pridėjus vandens garus, kuriuos, kaip žinome, į atmosferą išskiria ugnikalnių išsiveržimai, paaiškės, kad Žemė vandens atsargas pateko į paviršių įvairiais būdais. Mūsų didingi vandenynai dabar užima du trečdalius žemės paviršiaus, bet yra tik viena penkia tūkstantoji žemės masės. Atrodytų, labai maža dalis, bet ji vis tiek siekia pusantro kvintilijono tonų, iš kurių 2% bet kuriuo metu yra ledo pavidalo. Jei Žemė kada nors patirs ekstremalų šiltnamio efektą, kaip Veneroje, tai mūsų atmosfera sugers saulės energijos perteklių, pakils oro temperatūra, o vandenynai užvirs ir greitai išgaruos į atmosferą. Bus blogai. Išnyks ne tik Žemės flora ir fauna – tai akivaizdu – viena iš įtikinamų (tiesiogine prasme) visuotinės mirties priežasčių bus ta, kad vandens garų prisotinta atmosfera taps tris šimtus kartų masyvesnė. Tai sutraiškys mus visus.

Venera nuo kitų Saulės sistemos planetų skiriasi daugeliu atžvilgių, įskaitant storą, tankią, sunkią anglies dioksido atmosferą, kurios slėgis šimtą kartų didesnis nei Žemės atmosferos. Ten būtume suploję. Tačiau mano nuostabiausių Veneros savybių reitinge krateriai, kurie visi susiformavo palyginti neseniai ir yra tolygiai pasiskirstę visame paviršiuje, užima pirmąją vietą. Ši iš pažiūros nekenksminga savybė rodo vieną planetos masto katastrofą, kuri iš naujo paleido kraterio laikrodį ir panaikino visus praeities smūgių įrodymus. Tai priklauso, pavyzdžiui, eroziniam klimato reiškiniui, pavyzdžiui, pasauliniam potvyniui. Ir taip pat – didelio masto geologinė (ne venerinė) veikla, tarkime, lavos srautai, kurie visą Veneros paviršių pavertė amerikiečių automobilininko svajone – visiškai asfaltuota planeta. Kad ir kas paleido laikrodį, įvyko staiga ir staiga. Tačiau čia ne viskas aišku. Jei iš tikrųjų Veneroje buvo pasaulinis potvynis, kur dabar dingo visas vanduo? Pateko po paviršiumi? Išgaravo į atmosferą? O gal Venerą užliejo visai ne vanduo, o kokia nors kita medžiaga?

Mūsų smalsumas ir nežinojimas neapsiriboja viena Venera – jie tęsiasi iki kitų planetų. Marsas kažkada buvo tikra pelkė – su vingiuotomis upėmis, salpomis, deltomis, mažų upelių tinklu ir didžiuliais kanjonais, išraižytais tekančio vandens. Jau turime pakankamai įrodymų, kad jei kur nors Saulės sistemos vietoje buvo gausu vandens šaltinių, tai Marse. Tačiau šiandien Marso paviršius yra visiškai sausas, o kodėl – neaišku. Žvelgdamas į Marsą ir Venerą – mūsų planetos brolį ir seserį – žvelgiu į Žemę naujai ir galvoju, kokie nepatikimi gali būti mūsų vandens šaltiniai žemės paviršiuje. Kaip jau žinome, Percivalio Lowello vaizduotė paskatino jį manyti, kad išradingų marsiečių kolonijos Marse nutiesė išradingą kanalų tinklą, kad vanduo iš poliarinių ledynų atneštų į tankiau apgyvendintas vidutines platumas. Norėdamas paaiškinti, ką matė (ar manė matęs), Lowellas išrado mirštančią civilizaciją, kuri kažkokiu būdu prarado vandenį. Išsamiame, bet nuostabiai klaidinančiame traktate „Marsas kaip gyvenimo buveinė“ (1909 m.) Lowellas apgailestauja dėl neišvengiamo jo fantazijos gimusios Marso civilizacijos nuosmukio:

Be jokios abejonės, planetos džiūvimas tęsis tol, kol jos paviršius nebepajėgs išlaikyti visos gyvybės. Laikas jį tikrai nupūs kaip dulkes. Tačiau kai užges paskutine kibirkštis, negyva planeta kaip vaiduoklis skubės per kosmosą, o jos evoliucinė karjera baigsis amžiams.

(Lowell, 1908, p. 216)

Kažkas Lowell'ui pavyko. Jei kažkada Marso paviršiuje egzistavo civilizacija (ar kokie nors gyvi organizmai), kuriai reikėjo vandens, tai tam tikru nežinomu Marso istorijos etapu ir dėl kažkokios nežinomos priežasties visas paviršiuje esantis vanduo iš tikrųjų išdžiūvo, o tai atvedė tiksliai į pabaigą. tokius, kaip aprašo Lowellas. Galbūt dingęs Marso vanduo tiesiog pateko po žeme ir buvo užfiksuotas amžinojo įšalo. Kaip tai galima įrodyti? Dideliuose Marso paviršiaus krateriuose yra daugiau išdžiūvusio purvo dryžių nei mažuose krateriuose. Darant prielaidą, kad amžinasis įšalas slypi pakankamai giliai, norint jį pasiekti, reikės žiauriai paveikti. Po tokio susidūrimo išsiskirianti energija turėjo ištirpdyti po paviršiumi esantį ledą, o purvas išsitaškyti. Šias savybes turintys krateriai labiau paplitę šaltose subpoliarinėse platumose, būtent ten, kur būtų galima tikėtis amžinojo įšalo sluoksnio, esančio arčiau paviršiaus. Remiantis kai kuriais skaičiavimais, jei visas vanduo, kuris, kaip įtariame, pasislėpė Marso amžinajame įšale ir, kaip tikrai žinome, yra uždengtas ledynuose ties ašigaliais, ištirptų ir tolygiai pasiskirstytų jo paviršiuje, Marsas virstų ištisinis dešimčių metrų gylio vandenynas. Į Marso gyvybės, tiek šiuolaikinės, tiek iškastinės, paieškos planą turėtų būti įtraukta žvalgyba į įvairiausias vietas, ypač po Marso paviršiumi.

Kai astrofizikai pradėjo galvoti apie tai, kur rasti skysto vandens, o susiedami su gyvybe, jie iš pradžių buvo linkę atsižvelgti į planetas, kurios skrieja tam tikru atstumu nuo jų žvaigždės – tokiu atstumu, kad vanduo liktų jų paviršiuje skystas, o ne per toli ir ne per arti. Ši zona paprastai vadinama gyvenamąja zona arba Auksaplaukės zona (žr. ankstesnį skyrių), ir iš pradžių tai buvo gana priimtinas įvertinimas. Tačiau ji neatsižvelgė į gyvybės atsiradimo galimybę tose vietose, kur buvo kitų energijos šaltinių, dėl kurių vanduo, kur jis turėjo virsti ledu, liko skystas. Tai gali sukelti nedidelį šiltnamio efektą. Taip pat vidinis energijos šaltinis, pvz., liekamoji šiluma susiformavus planetai arba radioaktyvus nestabilių sunkiųjų elementų skilimas, kurių kiekvienas prisideda prie vidinio Žemės šildymo, taigi ir prie jos geologinio aktyvumo. Be to, planetos potvyniai taip pat yra energijos šaltinis – tai bendresnė sąvoka nei tik banguojantis vandenynas, šokantis su mėnuliu. Kaip matėme, Jupiterio mėnulis Io yra nuolat patiriamas dėl besikeičiančių potvynių jėgų, nes jo orbita nėra tobulai apskrita, o Io juda į Jupiterį ir iš jo. Io yra tokiame atstumu nuo Saulės, kad kitomis sąlygomis tektų amžiams užšalti, tačiau dėl nuolatinių potvynių pokyčių pelnė dangaus kūno, kurio geologinis aktyvumas audringiausias visoje Saulės sistemoje, titulą – viskas yra: ir ugnikalniai, spjaudantys lavą, ir ugniniai plyšiai, ir tektoniniai poslinkiai. Kartais šiuolaikinis Io lyginamas su jauna Žeme, kai mūsų planeta po gimimo dar neatvėso.

Ne mažiau įdomi Europa – dar vienas Jupiterio palydovas, kuris taip pat ima šilumą iš potvynio jėgų. Mokslininkai jau seniai įtarė ir neseniai patvirtino (remdamiesi kosminio zondo „Galileo“ vaizdais), kad Europa yra padengta storu migruojančiu ledo sluoksniu, po kuriuo slypi purvo arba skysto vandens vandenynas. Visas vandens vandenynas! Įsivaizduokite, kokia yra poledinė žvejyba. Iš tiesų, reaktyvinio judėjimo laboratorijos inžinieriai ir mokslininkai jau svarsto galimybę į Europą išsiųsti kosminį zondą, kuris nusileis ant ledo, suras jame angą (arba pats jį išpjaus ar sutrampys), nuleis į jį giliavandenę vaizdo kamerą. , ir mes Pažiūrėkime, kas ten yra ir kaip. Kadangi gyvybė Žemėje greičiausiai atsirado vandenyne, gyvybės egzistavimas Europos vandenynuose jokiu būdu nėra tuščia fantazija, taip gali būti. Mano nuomone, pati nuostabiausia vandens kokybė nėra pelnyta etiketė „universalus tirpiklis“, apie kurią visi sužinojome chemijos pamokose mokykloje, nei neįprastai platus temperatūrų diapazonas, per kurį vanduo išlieka skystas. Įspūdingiausia vandens savybė yra ta, kad nors beveik visos medžiagos, įskaitant patį vandenį, atvėsus tampa tankesnės, vanduo, atvėsęs žemiau 4 °C, tampa vis mažiau tankus. Kai jis užšąla prie nulio laipsnių, jis tampa mažiau tankus nei skystoje būsenoje bet kokioje temperatūroje, ir tai erzina vandens vamzdžius, bet labai pasisekė žuvims. Žiemą, oro temperatūrai nukritus žemiau nulio, 4 laipsnių temperatūros vanduo grimzta į dugną ir ten pasilieka, o paviršiuje labai lėtai kaupiasi plūduriuojantis ledo sluoksnis ir izoliuoja šiltesnį vandenį nuo šalto oro.

Jei ši tankio inversija neįvyktų esant žemesnei nei 4 laipsnių temperatūrai, tai esant žemesnei nei užšalimo temperatūrai, rezervuaro išorinis paviršius atvėstų ir nugrimztų į dugną, o šiltesnis vanduo kiltų į viršų. Tokia priverstinė konvekcija greitai atvėsintų visą vandens masę iki nulio, o po to paviršius imtų stingti. Tankesnis ledas nuskęstų – ir visa vandens stulpelis užšaltų nuo dugno iki paviršiaus. Tokiame pasaulyje nebūtų poledinės žūklės, nes visos žuvys būtų sušalusios – sušalusios gyvos. O poledinės žūklės mėgėjai sėdėtų arba po dar neužšalusio vandens tirštumu, arba ant visiškai užšalusio rezervuaro bloko. Ledlaužiams keliauti per užšalusią Arktį nereikėtų: Arkties vandenynas arba užšaltų iki dugno, arba liktų atviras įprastai laivybai, nes apačioje būtų ledo sluoksnis. O ant ledo galėjai vaikščioti kiek nori ir nebijoti, kad nepasiseks. Tokiame lygiagrečiame pasaulyje nuskęstų ledo sangrūdos ir ledkalniai, o 1912 metais „Titanikas“ būtų saugiai nuplaukęs į savo tikslą – Niujorką.

Vandens egzistavimas galaktikoje neapsiriboja planetomis ir jų palydovais. Tarpžvaigždiniuose dujų debesyse nuolat registruojamos vandens molekulės, taip pat keletas kitų pažįstamų buitinių chemikalų, tokių kaip amoniakas, metanas ir etilo alkoholis. Esant tam tikroms sąlygoms – žemai temperatūrai ir dideliam tankiui – vandens molekulių grupė gali pakartotinai skleisti artimiausios žvaigždės energiją į kosmosą sustiprintos didelio intensyvumo kryptinės mikrobangų spinduliuotės pavidalu. Šio reiškinio fizika labai primena viską, kas nutinka matomai šviesai lazeryje. Bet šiuo atveju geriau kalbėti ne apie lazerį, o apie mazerį – taip sutrumpinama frazė „Mikrobangų stiprinimas skatinant spinduliuotės emisiją“. Taigi vandens yra ne tik visur ir visur galaktikoje – kartais jis taip pat spinduliuoja tau šypsosi iš kosmoso gelmių.

Žinome, kad vanduo yra būtinas gyvybei Žemėje, tačiau galime tik manyti, kad tai būtina sąlyga gyvybei atsirasti bet kuriame galaktikos kampelyje. Tačiau chemiškai neraštingi žmonės dažnai mano, kad vanduo yra mirtina medžiaga, su kuria geriau nesusidurti. 1997 m. Nathanas Zoneris, 14 metų vidurinės mokyklos moksleivis Eagle Rock mieste, Aidaho valstijoje, atliko pelnytą objektyvų prieštaravimo prieš technologijas ir su tuo susijusią „chemofobiją“ tyrimą. Natanas pakvietė praeivius gatvėje pasirašyti peticiją, reikalaujančią griežtos kontrolės ar net uždrausti naudoti divandenilį. Jaunasis eksperimentuotojas pateikė košmariškų šios medžiagos savybių, neturinčių skonio ir kvapo, sąrašą:

Divandenilio monoksidas yra pagrindinė rūgštaus lietaus sudedamoji dalis;

Anksčiau ar vėliau ši medžiaga ištirpdo viską, su kuo ji liečiasi;

Netyčia įkvėpus, jis gali būti mirtinas;

Dujinėje būsenoje palieka stiprius nudegimus;

Jis randamas vėžiu sergančių pacientų navikuose.

Keturiasdešimt trys iš penkiasdešimties, į kuriuos kreipėsi Zoneris, pasirašė peticiją, šeši dvejojo, o vienas pasirodė esąs karštas divandenilio monoksido šalininkas ir atsisakė pasirašyti.

Gyvenamoji erdvė

Jei paklaustumėte žmogaus, iš kur jis kilęs, atsakydami dažniausiai išgirsite miesto, kuriame jis gimė, pavadinimą arba kokią nors vietą žemės paviršiuje, kur praleido vaikystę. Ir tai yra visiškai teisinga. Tačiau

astrochemiškai tikslus atsakymas būtų toks: „Aš kilęs iš daugelio masyvių žvaigždžių, mirusių daugiau nei prieš penkis milijardus metų, sprogimų liekanų“. Kosmosas yra pagrindinė chemijos gamykla. Jį paleido Didysis sprogimas, aprūpinęs Visatą vandenilio, helio ir lašeliu ličio – trijų lengviausių elementų. Likę devyniasdešimt du gamtoje esantys elementai sukūrė žvaigždes, įskaitant kiekvieną anglį, kalcį ir fosforą kiekviename gyvame Žemės organizme, tiek žmogaus, tiek kitur. Kam būtų reikalingas visas šis turtingiausias žaliavų asortimentas, jei jis liktų užrakintas žvaigždėse? Tačiau kai žvaigždės miršta, jos grąžina didžiąją savo masės dalį į kosmosą ir artimiausiuose dujų debesyse papildo daugybę atomų, kurie vėliau praturtina naujos kartos žvaigždes.

Jei sukuriamos tinkamos sąlygos – tinkama temperatūra ir tinkamas slėgis – daugelis atomų susijungia ir sudaro paprastas molekules. Po to daugelis molekulių tampa didesnės ir sudėtingesnės, o to mechanizmai yra sudėtingi ir išradingi. Galiausiai sudėtingos molekulės savaime organizuojasi į vienokius ar kitokius gyvus organizmus, ir tai tikrai vyksta milijarduose visatos kampelių. Bent vienoje iš jų molekulės tapo tokios sudėtingos, kad išsiugdė intelektą, o vėliau sugebėjimą suformuluoti ir perduoti viena kitai idėjas, išreikštas šio puslapio piktogramose.

Taip, taip, ne tik žmonės, bet ir visi kiti gyvi organizmai erdvėje, taip pat planetos ir mėnuliai, ant kurių jie gyvena, neegzistuotų, jei ne išsekusių žvaigždžių liekanos. Iš esmės tu esi šiukšlė. Su tuo teks susitvarkyti. Geriau būti laimingam. Galų gale, kas gali būti kilniau už mintį, kad Visata gyvena mumyse visuose? Jums nereikia retų ingredientų, kad sukurtumėte gyvybę. Prisiminkite, kurie elementai užima penkias aukščiausias vietas pagal gausumą erdvėje: vandenilis, helis, deguonis, anglis ir azotas. Išskyrus chemiškai inertišką helią, kuris nemėgsta su niekuo kurti molekulių, gauname keturis pagrindinius gyvybės Žemėje komponentus. Jie laukia sparnuose masyviuose debesyse, gaubiančiuose galaktikos žvaigždes, ir pradeda kurti molekules, kai tik temperatūra nukrenta žemiau poros tūkstančių Kelvino laipsnių. Iš karto susidaro dviejų atomų molekulės: tai yra anglies monoksidas ir vandenilio molekulė (du vandenilio atomai yra sujungti vienas su kitu). Dar šiek tiek sumažinkite temperatūrą ir gausite stabilias trijų ar keturių atomų molekules, tokias kaip vanduo (H2O), anglies dioksidas (CO2) ir amoniakas (NH3) – paprasti, bet kokybiški biologinės virtuvės produktai. Jei temperatūra nukris dar šiek tiek, bus visa galybė penkių ir šešių atomų molekulių. O kadangi anglis yra ne tik plačiai paplitusi, bet ir labai aktyvi cheminiu požiūriu, ji yra įtraukta į daugumą molekulių – tiesą sakant, trys ketvirtadaliai visų tarpžvaigždinėje terpėje stebimų „rūšių“ molekulių turi bent vieną anglį. atomas. Daug žadantis. Tačiau erdvė molekulėms yra gana pavojinga vieta. Jei jų nesunaikina supernovų sprogimų energija, tai šalia esančių itin ryškių žvaigždžių ultravioletinė spinduliuotė užbaigia reikalą.

Kuo didesnė molekulė, tuo blogiau ji atlaiko atakas. Jei molekulėms pasiseka gyventi santykinai ramiose ar apsaugotose vietose, jos gali išgyventi ir tapti kosminių dulkių grūdelių ir galiausiai asteroidų, kometų, planetų ir žmonių dalimi. Bet net jei žvaigždžių puolimas nepaliks gyvos nė vienos iš pirminių molekulių, užteks atomų ir laiko sukurti sudėtingas molekules – ne tik formuojantis tai ar kitai planetai, bet ir ant lankstaus planetos paviršiaus ir po juo. . Tarp labiausiai paplitusių kompleksinių molekulių ypač išsiskiria adeninas (tai toks nukleotidas, arba „bazė“, neatsiejama DNR dalis), glicinas (baltymų pirmtakas) ir glikoaldehidas (angliavandenilis). Visi šie ir panašūs ingredientai yra būtini gyvybei atsirasti mums pažįstama forma ir, žinoma, randami ne tik Žemėje.

Tačiau visa ši organinių molekulių bakchanalija dar nėra gyvybė, kaip ir miltai, vanduo, mielės ir druska dar nėra duona. Nors tikrasis perėjimas nuo žaliavos prie gyvos būtybės tebėra paslaptis, aišku, kad tam reikia kelių sąlygų. Aplinka turėtų skatinti molekules eksperimentuoti viena su kita ir tuo pačiu apsaugoti nuo nereikalingų sužalojimų. Tam ypač tinka skysčiai, kurie užtikrina ir artimą kontaktą, ir puikų mobilumą. Kuo daugiau galimybių cheminėms reakcijoms suteikia aplinka, tuo išradingesni jos gyventojų eksperimentai. Svarbu atsižvelgti į dar vieną veiksnį, apie kurį kalba fizikos dėsniai: cheminėms reakcijoms reikalingas nenutrūkstamas energijos šaltinis.

Atsižvelgus į platų temperatūrų, slėgio, rūgštingumo ir radiacijos diapazoną, kuriame gyvybė Žemėje gali klestėti, ir prisiminus, kad tai, kas vienam mikrobui yra jaukus kampelis, kitam yra kankinimo kamera, tampa aišku, kodėl mokslininkai nebeturi teisę kelti papildomas gyvenimo sąlygas kitur. Puikiai iliustruoja tokių išvadų ribotumą žavingoje XVII amžiaus olandų astronomo Christiano Huygenso knygoje „Cosmotheoros“: autorius įsitikinęs, kad kanapes reikia auginti kitose planetose – antraip iš ko būtų pagamintos laivų lynai, kuriuos būtų galima valdyti. laivus ir plaukti jūromis? Praėjo trys šimtai metų, ir mes patenkinti tik saujele molekulių. Gerai sumaišius ir padėjus į šiltą vietą, galima tikėtis, kad tai užtruks vos kelis šimtus milijonų metų – ir turėsime klestinčias mikroorganizmų kolonijas. Gyvenimas žemėje yra nepaprastai vaisingas, dėl to nėra jokių abejonių. O kaip dėl likusios visatos? Jei kur nors kitur yra dangaus kūnas, bent kažkiek panašus į mūsų planetą, gali būti, kad jis atliko panašius eksperimentus su panašiais cheminiais reagentais ir šie eksperimentai buvo atlikti pagal tuos pačius fizikinius dėsnius, kurie yra vienodi visoje Visatoje.

Paimkime, pavyzdžiui, anglį. Jis žino, kaip sukurti įvairius ryšius tiek su savimi, tiek su kitais elementais, todėl yra įtrauktas į neįtikėtiną skaičių cheminių junginių - jam nėra lygių visoje periodinėje lentelėje. Anglis sukuria daugiau molekulių nei visi kiti elementai kartu paėmus (10 milijonų – kaip jūs manote?). Paprastai, kad sukurtų molekulę, atomai dalijasi vienu ar daugiau išorinių elektronų, sugaudami vienas kitą kaip kumštelių jungtis tarp krovininių vagonų. Kiekvienas anglies atomas sugeba sukurti tokius ryšius su vienu, dviem, trimis ar keturiais kitais atomais – bet vandenilio atomas, tarkime, tik su vienu, deguonies – su vienu ar dviem, azoto – su trimis.

Kai anglis susijungia su savimi, ji sukuria daugybę molekulių iš įvairiausių ilgų grandinių, uždarų žiedų ar šakotų struktūrų derinių. Šios sudėtingos organinės molekulės gali atlikti žygdarbius, apie kuriuos mažos molekulės gali tik pasvajoti. Pavyzdžiui, viename gale jie sugeba atlikti vieną užduotį, kitame – kitą, sukti, garbanoti, persipinti su kitomis molekulėmis, kurti medžiagas, turinčias vis naujų savybių ir savybių – joms nėra kliūčių. Bene ryškiausia anglies pagrindu pagaminta molekulė yra DNR, dviguba spiralė, koduojanti kiekvieno gyvo organizmo individualią išvaizdą. Bet kaip su vandeniu? Kalbant apie gyvybės suteikimą, vanduo turi labai naudingą kokybę – daugumos biologų teigimu, jis išlieka skystas labai plačiame temperatūrų diapazone. Deja, dauguma biologų svarsto tik Žemę, kur vanduo išlieka skystas 100 laipsnių Celsijaus ribose. Tuo tarpu kai kuriose Marso vietose atmosferos slėgis toks žemas, kad vanduo visai neskystas – vos įsipylus sau stiklinę H2O, visas vanduo užvirs ir užšals vienu metu! Tačiau, kad ir kaip būtų gaila dabartinės Marso atmosferos būklės, praeityje ji leido egzistuoti didžiulėms skysto vandens atsargoms. Jei kažkada gyvybė egzistavo raudonosios planetos paviršiuje, tai tik tuo metu.

Kalbant apie Žemę, ji labai gerai išsidėsčiusi ant paviršiaus su vandeniu, kartais net per gerai ir net mirtina. Iš kur ji atsirado? Kaip jau matėme, logiška manyti, kad kometos ją čia atnešė iš dalies: galima sakyti, kad jos yra prisotintos vandens (žinoma, užšalusios), Saulės sistemoje jų yra milijardai, yra gana didelių. tarp jų, o kai Saulės sistema tik kūrėsi, jie nuolat bombardavo jaunąją Žemę. Vulkanai išsiveržia ne tik dėl to, kad magma labai karšta, bet ir dėl to, kad kylanti karšta magma požeminį vandenį paverčia garais, o garai sparčiai plečiasi, sukeldami sprogimą. Garai nebetelpa į požemines tuštumas ir nuplėšia ugnikalnio dangtį, todėl į paviršių iškyla H2O. Atsižvelgiant į visa tai, neturėtų stebinti, kad mūsų planetos paviršius pilnas vandens. Esant visa gyvų organizmų įvairovei Žemėje, jie visi turi bendras DNR dalis. Nieko, išskyrus Žemę, gyvenime nematęs biologas tik džiaugiasi gyvybės įvairiapusiškumu, tačiau astrobiologas svajoja apie įvairovę platesniu mastu: apie gyvybę, pagrįstą mums visiškai svetima DNR, ar visai kitu.

Deja, kol kas mūsų planeta yra vienintelis biologinis mėginys. Tačiau astrobiologas gali sau leisti rinkti hipotezes apie gyvus organizmus, gyvenančius kažkur kosmoso gelmėse, tyrinėdamas organizmus, gyvenančius ekstremalioje aplinkoje čia, Žemėje. Verta pradėti ieškoti šių ekstremofilų, o pasirodo, kad jie gyvena beveik visur: branduolinių atliekų sąvartynuose, rūgščiuose geizeriuose, rūgščiose upėse, prisotintose geležies, giliavandeniuose šaltiniuose, spjaudančiose chemines suspensijas, ir prie povandeninių ugnikalnių, amžinajame įšale, nuodegų krūvose, pramoniniuose druskos tvenkiniuose ir įvairiose vietose, kur tikriausiai nevažiuotumėte į medaus mėnesį, bet kurios tikriausiai yra būdingos daugeliui kitų planetų ir mėnulių. Biologai kadaise tikėjo, kad gyvybė kyla iš kažkokio „šilto baseino“, kaip rašė Darvinas (Darwin 1959, p. 202); tačiau pastaruoju metu sukaupti įrodymai linkę linkti prie minties, kad ekstremofilai buvo pirmieji gyvi organizmai Žemėje.

Kaip pamatysime kitoje dalyje, pirmuosius pusę milijardo savo egzistavimo metų Saulės sistema labiausiai buvo panaši į šaudyklą. Ant Žemės paviršiaus nuolat krito dideli ir maži blokai, kurie paliko kraterius ir sutrupino uolienas į dulkes. Bet koks bandymas pradėti projektą „Life“ būtų buvęs nedelsiant sužlugdytas. Tačiau maždaug prieš keturis milijardus metų bombardavimas atslūgo, o žemės paviršiaus temperatūra pradėjo kristi, todėl sudėtingų cheminių eksperimentų rezultatai išliko ir klestėjo. Senuose vadovėliuose laikas skaičiuojamas nuo Saulės sistemos gimimo, o jų autoriai dažniausiai teigia, kad Žemei susiformuoti prireikė 700–800 milijonų metų. Tačiau taip nėra: eksperimentai planetos cheminėje laboratorijoje negalėjo prasidėti, kol dangaus bombardavimas nenuslūgs. Nedvejodami atimkite 600 milijonų metų „karo“ – ir paaiškėja, kad vienaląsčiai mechanizmai iš primityvios srutos išsivadavo vos per 200 milijonų metų. Nors mokslininkai vis dar negali tiksliai išsiaiškinti, kaip prasidėjo gyvybė, gamta, atrodo, neturi su tuo problemų.

Vos per kelis dešimtmečius astrochemikai nuėjo ilgą kelią: dar visai neseniai jie nieko nežinojo apie kosmose esančias molekules, o dabar jau beveik visur atrado daug įvairių junginių. Be to, per pastarąjį dešimtmetį astrofizikai patvirtino, kad planetos taip pat skrieja aplink kitas žvaigždes ir kad kiekviena žvaigždžių sistema, ne tik Saulės sistema, yra pilna tų pačių keturių esminių gyvybės sudedamųjų dalių, kaip ir mūsų kosminiai namai. Žinoma, niekas nesitiki rasti gyvybės ant žvaigždės, net ir ant „šaltos“, kur jos tėra tūkstantis laipsnių, tačiau gyvybė Žemėje dažnai aptinkama ten, kur temperatūra siekia kelis šimtus laipsnių. Visi šie atradimai kartu leidžia daryti išvadą, kad iš tikrųjų Visata mums jokiu būdu nėra svetima ir nežinoma – iš tikrųjų mes jau esame su ja susipažinę iš esmės. Bet kaip artimai mes pažįstame vienas kitą? Kokia tikimybė, kad bet kuris gyvas organizmas yra panašus į sausumos organizmą – anglies pagrindu ir teikia pirmenybę vandeniui, o ne visiems kitiems skysčiams? Apsvarstykite, pavyzdžiui, silicį, vieną gausiausių elementų visatoje. Periodinėje lentelėje silicis yra tiesiai žemiau anglies, o tai reiškia, kad išoriniame lygyje jie turi tą pačią elektronų konfigūraciją. Silicis, kaip ir anglis, gali sudaryti ryšius su vienu, dviem, trimis ar keturiais kitais atomais. Tinkamomis sąlygomis jis taip pat gali sudaryti grandinės molekules. Kadangi galimybės sukurti silicio cheminius junginius yra maždaug tokios pačios kaip ir anglies, galima pagrįstai manyti, kad jo pagrindu taip pat gali atsirasti gyvybė.

Tačiau su siliciu yra vienas sunkumas: be to, kad jis yra dešimt kartų retesnis už anglį, jis taip pat sukuria labai stiprius ryšius. Visų pirma, jei sujungsite silicį ir vandenilį, gausite ne organinės chemijos užuomazgas, o akmenis. Žemėje šie cheminiai junginiai turi ilgą galiojimo laiką. O tam, kad cheminis junginys būtų palankus gyvam organizmui, reikalingi ryšiai, kurie būtų pakankamai tvirti, kad atlaikytų ne per stiprius aplinkos atakas, bet ne tokie nesunaikinami, kad atkirstų galimybę atlikti tolesnius eksperimentus. Kuo svarbus skystas vanduo? Ar tikrai tai vienintelė aplinka, tinkama cheminiams eksperimentams, vienintelė aplinka, galinti tiekti maistines medžiagas iš vienos gyvo organizmo dalies į kitą? Galbūt gyviems organizmams tiesiog reikia skysčio. Pavyzdžiui, gamtoje amoniakas yra gana dažnas. Ir etilo alkoholis. Abu yra kilę iš gausiausių elementų visatoje. Amoniakas, sumaišytas su vandeniu, užšąla daug žemesnėje nei vandens temperatūroje (-73°C, o ne 0°C), todėl praplečiamas temperatūrų diapazonas, kuriame galima aptikti skysčius mėgstančius gyvus organizmus. Yra ir kitas variantas: planetoje, kurioje yra nedaug vidinės šilumos šaltinių, pavyzdžiui, ji sukasi toli nuo žvaigždės ir yra sustingusi iki kaulų smegenų, metanas, kuris dažniausiai yra dujinės būsenos, taip pat gali atlikti dujinės būsenos vaidmenį. reikalingas skystis. Tokie junginiai turi ilgą galiojimo laiką. O tam, kad cheminis junginys būtų palankus gyvam organizmui, reikalingi ryšiai, kurie būtų pakankamai tvirti, kad atlaikytų ne per stiprius aplinkos atakas, bet ne tokie nesunaikinami, kad atkirstų galimybę atlikti tolesnius eksperimentus.

Kuo svarbus skystas vanduo? Ar tikrai tai vienintelė aplinka, tinkama cheminiams eksperimentams, vienintelė aplinka, galinti tiekti maistines medžiagas iš vienos gyvo organizmo dalies į kitą? Galbūt gyviems organizmams tiesiog reikia skysčio. Pavyzdžiui, gamtoje amoniakas yra gana dažnas. Ir etilo alkoholis. Abu yra kilę iš gausiausių elementų visatoje. Amoniakas, sumaišytas su vandeniu, užšąla daug žemesnėje nei vandens temperatūroje (-73°C, o ne 0°C), todėl praplečiamas temperatūrų diapazonas, kuriame galima aptikti skysčius mėgstančius gyvus organizmus. Yra ir kitas variantas: planetoje, kurioje yra nedaug vidinės šilumos šaltinių, pavyzdžiui, ji sukasi toli nuo žvaigždės ir yra sustingusi iki kaulų smegenų, metanas, kuris dažniausiai yra dujinės būsenos, taip pat gali atlikti dujinės būsenos vaidmenį. reikalingas skystis.

2005 metais kosminis zondas Huygens (pavadintas žinai-kas) nusileido ant Titano – didžiausio Saturno palydovo, kuriame gausu organinių junginių ir kurio atmosfera yra dešimt kartų storesnė nei Žemės. Be planetų Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno, kurios visos yra sudarytos tik iš dujų ir neturi kieto paviršiaus, tik keturi mūsų Saulės sistemos dangaus kūnai turi dėmesio vertą atmosferą: Venera, Žemė, Marsas ir Titanas. Titanas jokiu būdu nėra atsitiktinis tyrimo objektas. Ten randamų molekulių sąrašas kelia pagarbą: tai vanduo, ir amoniakas, ir metanas, ir etanas, taip pat vadinamieji policikliniai aromatiniai angliavandeniliai – daugelio žiedų molekulės. Vandens ledas ant Titano yra toks šaltas, kad tapo kietas kaip cementas. Tačiau temperatūros ir slėgio derinys suskystina metaną, o pirmieji Huygens vaizdai rodo skysto metano upelius, upes ir ežerus. Cheminė aplinka Titano paviršiuje tam tikra prasme yra panaši į jaunos Žemės aplinką, todėl daugelis astrobiologų Titaną laiko „gyva“ tolimos Žemės praeities tyrimo laboratorija. Iš tiesų, prieš du dešimtmečius atlikti eksperimentai parodė, kad jei į organinę suspensiją, kuri susidaro apšvitinant dujas, sudarančias Titano drumstą atmosferą, įpilsite vandens ir šiek tiek rūgšties, gausime šešiolika aminorūgščių.

Ne taip seniai biologai sužinojo, kad bendra biomasė po Žemės planetos paviršiumi gali būti didesnė nei paviršiuje. Dabartiniai ypač atsparių gyvų organizmų tyrimai kartas nuo karto rodo, kad gyvybė nežino jokių kliūčių ir ribų. Gyvybės atsiradimo sąlygas tyrinėjantys mokslininkai nebėra „pamišę profesoriai“, kurie artimiausiose planetose ieško mažų žalių žmogeliukų, tai yra mokslininkai generalistai, turintys įvairių įrankių: jie turi būti ne tik astrofizikos, chemijos ir biologiją, bet ir geologiją bei planetologiją, nes gyvybės jie turi ieškoti bet kur.

Sistemos, leidžiančios rasti gyvenamąją zoną, atsižvelgiant į žvaigždžių tipą, pavyzdys.

astronomijoje, gyvenamoji zona, gyvenamoji zona, gyvenimo zona (gyvenamoji zona, HZ) yra sąlyginis plotas erdvėje, nustatomas remiantis tuo, kad sąlygos jame esančių paviršiuje bus artimos sąlygoms ir užtikrins vandens buvimą skystoje fazėje. Atitinkamai tokios planetos (ar jų) bus palankios panašiai į žemę gyvybės atsiradimui. Gyvybės atsiradimo tikimybė yra didžiausia gyvenamojoje zonoje netoliese ( aplinkžvaigždė gyvenamoji zona, CHZ ) esantis gyvenamojoje zonoje ( galaktikos gyvenamoji zona, GHZ), nors pastarųjų tyrimai dar tik pradedami.

Pažymėtina, kad planetos buvimas gyvenamojoje zonoje ir palankus gyvybei nebūtinai yra susiję: pirmoji charakteristika apibūdina sąlygas planetų sistemoje kaip visumoje, o antroji - tiesiogiai dangaus kūno paviršiuje. .

Anglų kalbos literatūroje gyvenamoji zona dar vadinama auksaplaukės zona (Auksaplaukės zona). Šis pavadinimas yra nuoroda į anglų pasaką Auksaplaukė ir trys lokiai, rusiškai žinomas kaip „Trys lokiai“. Pasakoje „Goldilocks“ bando naudoti kelis trijų vienalyčių objektų rinkinius, kurių kiekviename vienas iš objektų pasirodo per didelis (kietas, karštas ir pan.), kitas per mažas (minkštas, šaltas .. .), o trečiasis, tarpinis tarp jų , elementas pasirodo „tik tinkamas“. Panašiai, norėdama būti gyvenamojoje zonoje, planeta turi būti nei per toli nuo žvaigždės, nei per arti jos, o „tinkamu“ atstumu.

Žvaigždės gyvenamoji zona

Gyvenamosios zonos ribos nustatomos remiantis reikalavimu, kad joje esančiose planetose vanduo būtų skystos būsenos, nes jis yra būtinas tirpiklis daugelyje biocheminių reakcijų.

Už išorinio gyvenamosios zonos krašto planeta negauna pakankamai saulės spinduliuotės, kad kompensuotų radiacijos nuostolius, o jos temperatūra nukris žemiau vandens užšalimo taško. Planeta, esanti arčiau saulės nei vidinis gyvenamosios zonos kraštas, būtų perkaitinta nuo jos spinduliuotės, todėl vanduo išgaruotų.

Atstumas nuo žvaigždės, kur galimas šis reiškinys, apskaičiuojamas pagal žvaigždės dydį ir šviesumą. Tam tikros žvaigždės gyvenamosios zonos centras apibūdinamas lygtimi:

Saulės sistemos gyvenamoji zona

Yra įvairių skaičiavimų, kur yra gyvenamoji zona:

Galaktikos gyvenamoji zona

Svarstymai apie tai, kad planetų sistemos, esančios galaktikoje, padėtis turėtų turėti įtakos gyvybės vystymosi galimybei, paskatino vadinamąją koncepciją. „Galaktikos gyvenamoji zona“ ( GHZ, galaktikos gyvenamoji zona ). Koncepcija sukurta 1995 m Guillermo Gonzalez nepaisant iššūkių.

Pagal šiuo metu turimas idėjas galaktikos gyvenamoji zona yra žiedo formos sritis, esanti galaktikos disko plokštumoje. Apskaičiuota, kad gyvenamoji zona yra 7–9 kpc nuo galaktikos centro, laikui bėgant plečiasi ir joje yra 4–8 milijardų metų amžiaus žvaigždės. 75 % šių žvaigždžių yra senesnės už Saulę.

2008 m. grupė mokslininkų paskelbė išsamius kompiuterinius modeliavimus, kad bent jau tokiose galaktikose kaip Paukščių Takas žvaigždės, tokios kaip Saulė, gali migruoti dideliais atstumais. Tai prieštarauja sampratai, kad kai kurios galaktikos sritys yra tinkamesnės gyvybei nei kitos.

Ieškoti planetų gyvenamojoje zonoje

Planetos, esančios gyvenamosiose zonose, labai domina mokslininkus, ieškančius ir nežemiškos gyvybės, ir būsimų žmonijos namų.

Drake'o lygtis, kuria bandoma nustatyti nežemiškos protingos gyvybės tikimybę, apima kintamąjį ( ne) kaip tinkamų gyventi planetų skaičius žvaigždžių sistemose su planetomis. „Goldilocks“ radimas padeda patikslinti šio kintamojo reikšmes. Itin mažos vertės gali patvirtinti unikalią Žemės hipotezę, kuri teigia, kad daugybė labai mažai tikėtinų įvykių ir įvykių lėmė gyvybės atsiradimą . Didelės vertės gali sustiprinti Koperniko vidutiniškumo principą: didelis auksaplaukių planetų skaičius reiškia, kad Žemė nėra unikali.

Žemės dydžio planetų paieška gyvenamosiose žvaigždžių zonose yra pagrindinė misijos dalis, kurios metu (paleista 2009 m. kovo 7 d., UTC) apžvelgiamos ir renkamos planetų charakteristikos gyvenamosiose zonose. 2011 m. balandžio mėn. buvo aptiktos 1235 galimos planetos, iš kurių 54 yra gyvenamosiose zonose.

Pirmoji patvirtinta egzoplaneta gyvenamojoje zonoje Kepler-22 b buvo atrasta 2011 m. 2012 m. vasario 3 d. keturios patikimai patvirtintos planetos yra savo žvaigždžių gyvenamosiose zonose.