Водные миры. Возможна ли жизнь без суши? [Fraser Cain]
Вот сайт с шаурмой. Макс Кевин Костнер тут не при чем. Сегодня поговорим о множестве планет, которая, судя по всему, полностью покрыты водой и на них вообще нет ни кусочка суши. Но каков шанс, что там есть жизнь в том виде, в каком мы ее понимаем? Вообще-то, вполне вероятно, что когда-то и наша Земля была также полностью покрыта водой.
Так этот выпуск посвящен водным мирам. У меня есть один вопрос, который давно волнует астрономов, а именно: насколько мы уникальны? Сколько звездных систем, подобных нашей, существуют в галактике Млечный Путь? Чем больше данных мы накапливаем, тем очевиднее ответ: похоже, наш мир совсем не типичен. В звездных системах встречаются самые разные планеты. Есть те, что похожи на привычный нам земного типа, или покрыты газом, или льдом. Но есть еще так называемые суперземли, мини-Нептуны и горячие Юпитеры.
И похоже, что есть планета, находящаяся в обитаемой зоне своей звезды, которая полностью покрыта океанами, глубиной в десятки, а может, сотни или тысячи километров. Интересно, что там происходит в этих мирах. И самый главный для нас вопрос: может ли там быть жизнь? Около семидесяти одного процента земной поверхности покрывает вода. Правда, если каким-то образом собрать всю ее отдельно, получится шар диаметром всего лишь 1385 километров, то есть примерно в два раза меньше Плутона. А масса составит около одного процента массы астероида Церера.
Во вселенной огромное множество самых разнообразных планет, и нам есть с чем себя сравнить. С 4000 обнаруженных к настоящему времени экзопланет многие по размеру находятся между Землей и Нептуном. Проблема в том, что у большинства планет известен размер, но не масса. Это значит, что состоять они могут из чего угодно. Существует предположение, что среди них есть не только газовые планеты, но и те, что состоят из воды с маленьким каменистым ядром в центре.
В сентябре ученые объявили об обнаружении водяного пара в атмосфере экзопланеты под названием CO2 18b, которая находится в обитаемой зоне своей звезды. Эта планета не похожа на планеты солнечной системы, и она в восемь раз тяжелее Земли. Получается что-то между суперземлей и мини-Нептуном. Мы всегда знали, что на планетах в обитаемой зоне может быть вода, но о наличии пара в атмосфере было подтверждено впервые.
Так как в атмосфере планеты есть водяной пар, астрономы сделали вывод, что на поверхности может быть вода, может, даже много воды. Значит ли это, что планета пригодна для жизни? Она в восемь раз тяжелее Земли, ее радиус в 2 и 7 десятых раза больше земного. Специалисты по экзопланетам говорят, что если планета тяжелее нашей более чем в два раза, то там должна быть очень толстая атмосфера. Согласно нашим данным, так и есть: на CO2 18b водородно-гелиевая атмосфера, похожая на поверхность Юпитера.
Возможно, что в центре находится твердое ядро, но оно скрыто под километровыми слоями водорода и гелия. И до воды. И не стоит забывать, что планета вращается вокруг неяркого, но опасного красного карлика, который отдает ее потокам смертельного излучения. Тем не менее, это важное открытие, потому что нам впервые удалось найти такую небольшую планету так близко к своей звезде, и это вселяет надежду на открытие будущего.
Ученые продолжают изучать CO2 18b. Они используют все возможные модели, чтобы понять, что на ней происходит. Наиболее вероятными представляются три варианта. Первый — это твердая планета с ядром, на 94 процента состоящим из железа. На ней очень мало воды и очень толстая водородно-гелиевая атмосфера. Второй — это мини-Нептун с ядром, как у Земли, и планеты на 54 процента состоит из воды. Третий — самый необычный: это водный мир с маленьким ядром, подобным земному, планеты на 90 процентов состоит из воды, а водорода и гелия мало.
Обсудим третий вариант, так как он допускает интересные варианты существования жизни в океане. Представьте себе маленькое твердое ядро, а все остальное — это вода, целые океаны воды глубиной в сотни и даже тысячи километров. Какая в них возможна жизнь? В 2019 году вышла статья с обзором известных на сегодня экзопланет размерами в 24 раза больше Земли. Считается, что это менее Нептун, и планеты с твердым ядром, окруженным толстой атмосферой из водородного газа, совсем непригодной для жизни.
Но есть предположение, что на самом деле это водные миры, и они повсюду. На очень большой глубине огромное давление может превратить воду в экзотические формы льда, которых не бывает на Земле, но которые ученым удавалось получить в лаборатории. Получится что-то вроде «мантии» Земли, но изо льда. На глубине в несколько сотен километров этот твердый слой льда полностью изолирует жидкий океан от каменистого ядра планеты, что препятствует попаданию углерода, железа и кремния в океан.
Нам, конечно, нужна вода, но в пределах разумного. Что делать, если глубокий океан с твердым дном есть, а континентов нет? Какой она пример будет температура? Ученые считают планету потенциально обитаемой, если ее условия похожи на земные, где Земля и вода непосредственно контактируют, и питательные вещества суши попадают в океан и поддерживают там жизнь. Сверхглубокие океаны не дают вулканам выбрасывать в атмосферу углекислый газ, и поэтому она не нагревается. И без континентов ничему забирать углекислый газ из атмосферы, чтобы происходило охлаждение.
Но недавние исследования Чикагского университета показали, что дело может обстоять немного иначе. Ученые создали симуляцию тысяч самых разных планет и проследили эволюцию их климата на протяжении миллиардов лет. Оказалось, что около десяти процентов водных имеют такой состав химических элементов, что океан и атмосфера находятся в балансе, и углекислый газ циркулирует между водой и воздухом, поддерживая тем самым комфортную температуру.
Что-то подобное вполне может происходить на планетах вокруг, поскольку их звезда обеспечивает им миллиарды и даже триллионы лет стабильного света и тепла. После довольно бурного раннего периода появляется все больше свидетельств того, что и Земля когда-то была водным миром и по сути не имела суши. Вернемся к этому через минуту. А пока поблагодарим Люка, Вильгельма, Майкла, Торе́йло, Брайана, Кокса, Джейн, Макнилл, стороны Ройбера Берга и вообще всех 865 подписчиков за их донаты.
Хотите смотреть видео первыми и без рекламы? Присоединяйтесь к поддержке проекта на Патреоне. Сегодня большая часть Земли покрыта водой, но на ней есть континенты, где могла развиваться жизнь. Но вполне вероятно, что так было не всегда. Теологи изучали скалистые образования в западной части Австралии. В них обнаружились хорошо сохранившиеся остатки океанической коры возрастом три целых 2 десятых миллиарда лет эпохи архейского.
И она, по изотопам кислорода, которые находятся в этой коре, можно получить представление о том, как в те давние времена океан и скалистые образования взаимодействовали друг с другом. У похоже, что горная порода содержит больше тяжелых изотопов кислорода, чем мы ожидали бы найти на континенте. Иначе говоря, похоже, что в те времена суши как таковой не было. Всю планету покрывали океаны разной глубины, а континенты сформировались сравнительно недавно.
Конечно, больше всего нас волнует откуда на Земле взялась жизнь. Согласно общепринятой версии, она зародилась в некой питательной водной среде на суше. Но что, если суши в то время не было вовсе? Тогда на передний план выходят другой вариант: жизнь возникла вокруг вулканических кратеров в глубинах океана. Если на Земле жизнь зародилась, когда на планете был сплошной океан, возможно, тоже самое произошло на далеких водных мирах.
В разных точках вселенной появляются новые телескопы, астрономы совершенствуют методы поиска, и очень скоро мы можем обнаружить, что в обитаемых зонах гораздо больше водных миров, чем мы думали. Остается вопрос, в каких из них действительно есть жизнь, а где только тонна стерильной воды? Будем наблюдать, во что это выльется. А вы что думаете? Пишите в комментариях. Переведено и озвучено студией Вирт Дай Дар.