От красных карликов исходит меньше ультрафиолета, чем от Солнца

Под какой звездой жить хорошо

Группа американских ученых выяснила, что на планетах, вращающихся вокруг желтых карликов вроде нашего Солнца условия для жизни хорошие, но не самые лучшие. Выделяемый этими светилами ультрафиолет провоцирует появление глобальных оледенений. А вот рядом с красными карликами жить лучше — климат на вращающихся возле них планетах более стабилен.

Фото:

Мы все традиционно благодарим судьбу за то, что много миллиардов лет тому назад наша планета сформировалась именно возле желтого карлика по имени Солнца, а не возле звезды какого-нибудь другого спектрального класса. Спору нет, на первый взгляд может показаться, что именно особенности Солнца и привели к тому, что на Земле возникла жизнь, а следовательно, и мы с вами. Однако если рассмотреть этот вопрос глубже, станет понятно, что тут дело не в светиле как таковом, а в удачном расположении нашей планеты и некоторых особенностях ее развития.

Что касается особенностей Солнца, то здесь, скорее дело обстоит так: жизни, после того, как она возникла на Земле, сразу же пришлось приспосабливаться ко всем "странностям" нашей звезды. Например, к тому, что значительную часть ее излучения составляет ультрафиолет, который для живых организмов не очень-то и полезен. И вот в борьбе с губительным действием этого излучения живые существа создали множество интересных приспособлений- например, защиту клеток при помощи пигментов, которая после сделала возможным такой процесс, как фотосинтез.

Однако ультрафиолетовое излучение "испортило" жизнь не только конкретным организмам — оно в свое время повлияло и на весь климат планеты. Группа ученых из Вашингтонского университета (США), которыми руководила профессор Аомава Шилдс уверена, что именно Солнце виновато в том, что время от времени на Земле возникают полярные ледовые шапки (и, соответственно, более глобальные оледенения). Точнее говоря, не столько само Солнце, сколько испускаемый нашей звездой ультрафиолет.

Ученые обратили внимание на то, что чем выше температура поверхности светила того же спектрального класса, что и Солнце, тем больше в его излучении ультрафиолета, то есть тем большая часть его энергии доходит до дочерней планеты в УФ-виде. И если на ней есть вода (как на Земле, например), то, соответственно, в некоторых местах планеты может время от времени возникать ледовый и снежный покров. Чаще всего это происходит у полюсов, которые, как мы помним, нагреваются слабее экватора.

А как взаимодействует ультрафиолет с ледяным покровом? На самом деле практически никак — при контакте со льдом (и в меньшей степени со снегом) УФ-лучи достаточно хорошо отражаются, и, следовательно, уносят свою энергию в космос. Таким образом, чем большая площадь поверхности занята льдом, тем больше ультрафиолета отражается и тем меньше энергии звезды получает планета. Сами понимаете, для нее это такая положительная обратная связь между ростом ледовых шапок и альбедо (отражающей способностью) приводит к тому, что на планете становиться достаточно холодно и сухо — как, собственно говоря, и было на Земле во время оледенений.

Однако, поскольку все с чего-то начинается, то и процесс появления первых ледяных покровов на полюсах тожедолжен быть чем-то обусловлен. По мнению исследователей из группы профессора Шилдса, они вполне могли возникать тогда, когда поступление УФ-лучей уменьшалось всего на 8 процентов! И даже если потом оно все же возрастало, то к потеплению это не приводило — из-за той самой вышеописанной положительной обратной связи. Перелом в развитии оледенения наступал тогда, когда океан охлаждался настолько, что теплые течения, переносящие влажный воздух, переставали доходить до полюса. И ледяные шапки, лишившись главного источника своего пополнения, то есть осадков в виде снега, начинали сжиматься.

Ну, а если наша Земля оказалась бы у звезды другого спектрального класса, то как бы это повлияло на ситуацию с оледенениями? Ученые построили несколько моделей и выяснили, что если бы место Солнца занял белый карлик, то все было бы гораздо хуже. Эта звезда испускает куда больше ультрафиолета. А для начала оледенения достаточно было бы сократить количество УФ-лучей всего лишь на 2 процента. То есть жить на такой планете было бы куда тяжелей, чем нам сейчас возле Солнца.

Однако возможны и другие варианты — например, если бы наша планета вращалась вокруг красного карлика, то ледовые шапки на ней не возникли бы. Дело в том, что эти звезды в основном излучают инфракрасный свет (до 95 процентов), а УФ-лучи, кроме спонтанных вспышек, эти звезды продуцировать не любят. А что касается ИК-излучения, то оно весьма слабо отражается ото льда — можно сказать, практически полностью поглощается. То есть в случае, если светилом является красный карлик, даже если на вращающейся вокруг него планете и возникнут ледяные шапки, то вышеупомянутой положительной обратной связи при инфракрасном излучении не образуется и процесс глобального оледенения не начнется.

Но могут ли вообще возникнуть в такой ситуации полярные шапки? На самом деле да, хотя вероятность такого процесса крайне мала — для этого, по подсчетам ученых, нужно, чтобы количество и без того скудного ультрафиолета уменьшилось на 27 процентов. Однако, даже в этом случае, согласно данным модели, оледенение не возникнет — альбедо снега для излучения от красного карлика будет равно 0,398 (в Солнечной системе эта цифра достигает значения 0,646). Получается, что планета земного типа, пусть даже и в значительной степени покрытая снегами и ледниками, но вращающаяся вокруг красного карлика, не сможет испытать столь же сильного снижения температуры по мере роста ледников, как наша Земля.

Итак, выходит, что у планет, вращающихся вокруг красных карликов, климат более стабилен. То есть для жизни там все-таки условия несколько лучше. Хотя, конечно же, есть и свои минусы — недостаток ультрафиолета вряд ли приведет к появлению там фотосинтезирующих организмов, и, следовательно, экосистемы, подобные земным, там не разовьются. Соответственно, без фотосинтеза атмосфера данных планет не насытиться кислородом и тамошним жителям придется использовать для дыхания что-то другое. Хотя, возможно, они найдут другой способ усваивать пищу и строить пищевые цепочки…