Ученые: на экзопланетах может быть горячий лед

Профессор Гарвардского университета Димитар Сасселов считает, что на дне океанов экзопланет лежит лед, температура плавления которого составляет +1000 градусов. Вопрос об обитаемости суперземель остается открытым, но высокая тектоническая активность, по мнению ученого, делает их непригодными для жизни.

Несовершенство методов поиска планет вне Солнечной системы пока не позволило ученым найти аналог Земли. Зато обнаружены так называемые суперземли – небесные тела с твердой поверхностью и массой от 2 до 10 масс Земли. Именно о таких планетах и рассуждает ученый на станицах журнала Astrobiology Magazine.

Безжизненные гиганты

Большая масса планеты – это не только и даже не столько большая площадь поверхности. Масса растет пропорционально кубу диаметра (если только плотность при этом не меняется), а площадь поверхности – всего лишь пропорционально квадрату, поэтому вдвое большая масса дает площадь не вдвое, а лишь в 1,59 раза большую. Вдвое вырастает вес всех тел, поэтому передвигаться по такой планете космонавтам, если они, конечно, когда-либо на нее высадятся, будет так же тяжело, как если бы на Земле пришлось нести на себе еще одного человека.

А если масса превышает земную в 5 раз и больше? На таких планетах человек практически сразу потерял бы сознание: пятикратные перегрузки с трудом выдерживают в течении непродолжительного времени даже летчики. Большая гравитация серьезно повлияла бы на анатомию и физиологию потенциальных инопланетян–жителей суперземель. Впрочем, по мнению Сасселова, она и вовсе могла сделать развитую жизнь невозможной.

Дело в том, что более массивная планета будет иметь и более горячее ядро. А где температура ядра выше, там больше и активность циркулирующих вокруг потоков магмы. Те, в свою очередь, поднимаются к коре планеты и начинают активно перемещать составляющие ее плиты, вызывая землетрясения и извержения вулканов. Так взрыв супервулкана Тобо, произошедший 70 тыс. лет на Земле, едва не привел к исчезновению человечества. А если представить себе, что такие катастрофы происходят в десятки раз чаще, и прибавить к этому более быстрый дрейф материков и разломы коры? Если поверхность планеты будет подвергаться разрушительному воздействию вулканических извержений слишком часто, то жизнь на ней попросту не зародится.

О роли активности недр планеты в зарождении жизни ученые сейчас высказывают различные гипотезы (например, относительно того, что движение плит коры помогает захоронить избытки углекислого газа). Но пока очевидно лишь то, что этот фактор является весьма существенным для многоклеточных и сложно организованных животных, которым пережить катаклизмы сложнее, чем бактериям или простейшим.

Лед на дне

Если вся планета покрыта водой, то живым организмам слишком резкие перепады температуры не страшны. Кроме того, вода еще и нейтрализует действие силы тяжести – плавающим в жидкости организмам она не страшна, так как уравновешена силой Архимеда. Но эти гипотетические океаны на суперземлях могут оказаться непохожи на земные – количество воды в них перейдет в качество.

Многокилометровый столб воды в гравитационном поле, превосходящим земное в несколько раз, создаст такое давление, при котором может вода может превратиться не в обычный лед, а в так называемый лед-7 – необычное вещество, получить которое на Земле можно только в лабораторных условиях.

Лед-7 – это модификация обычного льда, называемого льдом-1. Порядковый номер обозначает время получения, а суть модификации состоит в переупорядочивании молекул воды таким образом, что лед в целом меняет свои свойства. Его плотность в полтора раза больше плотности воды, поэтому он и не всплывает, а температура плавления в условиях дна чужого океана может составлять до 100 градусов Цельсия.

Потенциально обитаемые

В настоящее время астрономам известно немало суперземель, но многие из них находятся слишком близко к своей звезде, поэтому температура на поверхности таких планет делает всякую жизнь там невозможной. CoRoT 7-b, например, совершает один оборот вокруг светила за 20 часов, и даже то, что это светило является маленьким оранжевым карликом, ситуации не спасает.

Зато вокруг красного карлика Gliese 581 есть несколько планет, две из которых – Gliese 581-c и Gliese 581-d – попадают в ту зону, где звезда еще дает достаточно тепла, но уже и не испепеляет все живое. Если этим планетам повезло с уровнем вулканической активности и составом атмосферы (на Венере, например, избыток углекислого газа разогрел поверхность до +470С, что доставило множество проблем конструкторам космических аппаратов), теоретически они могут быть пригодны для жизни.

Более того, несмотря на суровые условия суперземель, они могут даже чаще становиться пригодными для жизни, чем планеты размером с Землю. Так, во всяком случае, рассуждает Сасселов. Да, активная вулканическая деятельность будет периодически приводить к катастрофам, но зато атмосфера на таких планетах намного стабильнее и не улетучивается в космос, подобно марсианской (о Луне или Меркурии, вовсе лишенных газовой оболочки, даже и говорить не стоит).

Если жизнь там каким-то образом сможет развиться до уровня разумных существ и технологической цивилизации, она столкнется еще с одной проблемой, опять-таки продиктованной массой планеты. Выбраться в космос со столь массивного тела сложнее: ракета, выводящая спутник на орбиту, не говоря уж о межпланетном или межзвездном полете, должна будет развивать куда большую скорость.

Жизнь на Марсе

Коснувшись обитаемости экзопланет, нельзя не упомянуть и недавно опубликованные результаты повторного анализа марсианского метеорита ALH84001 – одного из немногих признанных фрагментов марсианской поверхности, который по удачному стечению обстоятельств попал в руки ученых. Повторная экспертиза позволила американским геологам из Хьюстона прийти к выводу, что странные микрокристаллы магнетита в метеорите оставлены, судя по всему, бактериями – по крайней мере других удовлетворительных объяснений у ученых нет.

Это заключение вернуло к жизни предположение, ставшее предметом обсуждения в СМИ в 2006 году, когда гипотеза о биологическом происхождении странных кристаллов впервые была опубликована в журнале Science. Тогда нашлись серьезные аргументы против этой теории (например, слишком маленький размер кристаллов), но новая публикация, похоже, даст этой истории второе дыхание. И если Марс действительно был обитаем хотя бы в прошлом – пусть даже жизнь была представлена лишь бактериями, – это существенно изменит и представления о жизни за пределами Солнечной системы. Раз даже в одной звездной системе жизнь возникала дважды, то что мешает наличию множества обитаемых миров за ее пределами?