23.09.2013 10:00

Модель расчета нахождения Земли в зоне обитаемости

Сколько лет отпущено Земле?

Даже если жизнь на нашей планете не погибнет в результате глобального климатического катаклизма, ядерной войны или, скажем, столкновения с астероидом, все равно рано или поздно конец света обязательно настанет. Через 1,75 миллиарда лет Земля может стать необитаемой под воздействием космических процессов. По крайней мере, так утверждают специалисты.

Фото:

Большую часть своей жизни звезда средней массы, подобная Солнцу, пребывает в состоянии водородного цикла. Когда она сжигает весь свой запас водородного топлива, и водород в ее ядре превращается в гелий, на периферии продолжается термоядерное горение водородных оболочек. В это время растет светимость объекта, расширяются его внешние слои, и снижается температура на поверхности. Размеры звезды увеличиваются примерно в 100 раз, и она становится красным гигантом. В этой фазе она пребывает значительно меньше времени, чем в водородной — несколько миллионов лет.

В конце концов, образовавшееся гелиевое ядро не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься. Если объект является достаточно массивным, рост его температуры может вызвать трансформацию гелия в более тяжелые элементы, последовательно в углерод, кислород, кремний и железо. Для звезд средней массы этот период может составить миллиарды лет. Для нашей планеты час "икс" может настать через промежуток от 1,75 до 3,25 миллиардов лет. К тому времени Солнце разогреется и увеличится в объеме, вследствие чего Земля "выпадет" из так называемой зоны обитаемости.

Считается, что обязательный признак обитаемой зоны — вода. То есть планета должна располагаться от своей материнской звезды на таком расстоянии, чтобы вода на ней присутствовала в жидком виде. К указанному сроку земные океаны испарятся. Но еще раньше на Земле исчезнут условия, необходимые для развития сложных форм жизни, включая человеческий род.

В то же время, пребывание планеты в зоне обитаемости еще не означает, что там непременно появятся упомянутые сложные формы жизни. Так, на нашей Земле первые простейшие клетки появились около 4 — 3,8 миллиардов лет назад, тогда как насекомым всего 450 — 410 миллионов лет, динозаврам — 225 миллионов лет, цветковым растениям — 140 — 135 миллионов лет, а человеку в его современном виде — и вовсе лишь 400 — 225 тысяч лет. То есть зарождение разумной жизни потребовало практически 75 процентов всего отпущенного Земле времени. Следовательно, считают ученые, если какая-либо планета пробыла в зоне обитаемости не более миллиона лет, то можно не искать на ней живых организмов.

На развитие жизни влияют и другие факторы. К примеру, планеты могут быть чересчур большого или, напротив, малого размера, присутствующая на них смесь атмосферных газов может оказаться неблагоприятной для жизни, наконец, атмосферы может вовсе не быть… Таким образом, полагают эксперты, если произвольно взять любую планету из обитаемой зоны, то куда больше вероятность, что на ней нет жизни, по крайней мере в привычных для нас формах.

Команда исследователей из Университета Восточной Англии (Великобритания) во главе с Эндрю Рашби решила взять за основу расчетов количество времени, которое планета проводит в зоне обитаемости. При этом они учли современные представления об эволюции светил, входящих в так называемую главную последовательность: ведь чем массивнее звезда, тем короче оказывается ее жизненный цикл, а чем она легче, тем ее жизненный цикл длиннее.

Ближе к концу своего существования светила становятся горячее и вырастают в размерах. В итоге пределы зоны обитаемости смещаются: на планетах, которые были потенциально обитаемы, становится слишком жарко и жизнь умирает, зато возникают благоприятные условия на планетах, поверхность которых представляла собой холодную и сухую пустыню…

Рашби и его коллеги "опробовали" построенную модель на Земле, Марсе и семи других планетах из разных звездных систем. Выяснилось, что наша Земля может просуществовать 7,79 миллиарда лет (4,5 миллиарда уже миновали), а в зоне обитаемости она будет находиться 6,29 миллиарда лет. Интересно, что по поводу остальных планет "возрастной" разброс оказался очень большим. Так, Kepler-22 b предстоит "прожить" 4,3-6,1 миллиарда лет, а Глизе 581 d — 42,4-54,72 миллиарда лет. То есть последняя будет существовать с благоприятными для жизни условиями в десять раз дольше, чем существует наша Солнечная система!

Так что рано или поздно непременно встанет вопрос о переселении землян на другое небесное тело. Наиболее реальный вариант на сегодняшний день — это Марс. Во-первых, это ближайшая к нам планета, во-вторых, в зоне обитаемости он останется еще в течение 6 миллиардов лет. Что же касается следующей ближайшей к Земле планеты, пригодной для жизни, то, по оценкам специалистов, ее следует искать в пределах десяти световых лет от нас. Впрочем, пока она не открыта.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"