На экзопланетах, где много углерода, нет земной жизни

К числу потенциально обитаемых ученые относят и такие экзопланеты, на которых много углерода — необходимого для жизни элемента. Однако недавно ученые из НАСА предложили исключить их из списка "обителей" братьев по разуму. Согласно их исследованием, они должны представлять собой безводные пустыни, в которых жизнь земного типа зародиться не может.

Фото:

Как мы знаем, для развития жизни типа земной необходимы такие элементы, как углерод, водород и кислород, причем два последних должны быть связаны в вещество под названием вода. Углерод является основой всех веществ, из которых образуются живые молекулы, а вода — идеальной средой для самосборки этих молекул. Таким образом, на первый взгляд кажется вполне логичным искать подобие земной жизни на планетах, богатых углеродом, которых в космосе на самом деле не так уж и мало.

Вообще, куда больший парадокс заключается в том, что единственная известная нам жизнь зародилась на планете, исходно достаточно бедной по запасам углерода. А все из-за нашего Солнца — оно сравнительно бедно углеродом. Именно потому и на Земле этого элемента не так уж и много, а основным компонентом пород, составляющих планету, являются силикаты (соединения кремния).

Однако такая ситуация является не самой типичной для Вселенной — сейчас астрономы знают немало богатых углеродом звезд, у которых есть свои планеты. А поскольку все они образовались из одного и того же протопланетного облака, следовательно, данные экзопланеты состоят в большей степени из углерода, чем из кремния — в частности, основной горной породой на этих небесных телах являются алмазы.

Читайте также: Алмазная планета в клешнях у Рака

Казалось бы, именно на таких планетах и следует искать братьев по разуму — ведь по идее, большое количество углерода должно приводить к более активному формированию биомолекул. Однако на самом деле это не так — как доказали недавно планетологи из Лаборатории реактивного движения НАСА (США), которыми руководил доктор Торренсе Джонсон, такие планеты как раз должны быть совершенно безжизненными. Дело в том, что если углерод, на основе которого формируется жизнь земного типа, станет слишком распространенным элементом на подобной планете, то обязательно свяжет на ней весь кислород, не оставляя достаточного его количества для образования воды.

Чтобы доказать эту гипотезу, ученые построили модель, показывающую формирование водного льда в планетарных системах разных химических составов. В результате они выяснили, что почти сразу после появления планетной системы значительная часть льда скапливается за снеговой линией (в нашей системе она начинается за орбитой Марса). В более же близких к центральному светилу регионах этот водный лед не может долго существовать из-за высокой температуры. Оттого-то многие и считают, что формирующиеся в зоне обитаемости планеты (а она всегда находится ближе к светилу, чем снеговая линия) первоначально лишены воды и океанов и лишь затем приобретают их в результате либо кометно-астероидной бомбардировки, либо в процессе окончательной стратификации недр.

В то же время в условиях повышенного оседания углерода в протопланетных дисках модель четко показала, что образования водного льда и за пределами снеговой линии невозможно, поскольку весь необходимый для образования воды кислород сразу же связывается углеродом. Тот же самый эффект дает расчет стратификации недр на ближних к светилу "углеродных" планетах — появившийся в результате извержений вулканов, кислород моментально попадает в такую же углеродную "ловушку" (хотя тут эффективность такого углеродного захвата была ниже, и по расчетам какая-то его часть могла избежать данной "ловушки"). Именно поэтому такие планеты по идее должны быть совершенно безводными пустынями — живительная влага не может появиться на них первым способом, во втором случае вряд ли смогли бы образоваться крупные водоемы, сравнимые с земными океанами.

"Строительным материалом для наших океанов стали астероиды со значительным количеством льда и кометы. Если мы будем следить за "поставками" этих материалов, то обнаружим, что планеты у богатых углеродом звезд должны быть сухими" — комментирует результаты исследования доктор Торренсе Джонсон, ведущий автор работы. Он так же замечает, что теперь углеродные планеты следует исключить из списка потенциальных кандидатов на роль обитаемых — если иметь в виду жизнь земного типа. Хотя, добавляет доктор Джонсон, для возникновения иной формы жизни углерод препятствием, конечно же, не является.

Впрочем, коллеги Джонсона указывают на то, что, согласно современным данным, вода на Земле появилась еще до поздней тяжелой бомбардировки в результате стратификации недр. Таким образом, отсутствие водных комет за снеговой линией могло не иметь решающего значения для образования гидросферы. Джонсон же отвечает критикам, что и в этом случае вероятность появления действительно больших океанов на углеродных планетах ниже, чем в нашей системе, поскольку по расчетам модели, углерод, связывая кислород в той части протопланетного облака, что находилась ближе снеговой линии, мог препятствовать образованию слишком уж крупных водоемов и на самих экзопланетах в зоне обитаемости.

Читайте также: Океаны Земли старше, чем казались

Таким образом, приходится признать, что избыток углерода на планете совсем не полезен, а наоборот, весьма вреден для жизни. Получается, что то, что на Земле его исходно было не так много, является не парадоксом, а необходимым условием для зарождения жизни на нашей планете. В противном случае этот элемент просто оставил бы нас без воды…

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"