Оригинал материала
Может ли "суперземля" приютить жизнь
За последние годы было открыто сразу несколько гигантских скалистых планет, обращающихся вокруг своих звезд за пределами Солнечной системы (а до этого ученые имели дело только с экстрасолнечными газовыми гигантами и мини-планетами у мертвых звезд - пульсаров). О том, что это именно планеты, обладающие твердой поверхностью (так называемые "суперземли" - super-Earths), говорит их сравнительно небольшая масса и еще ряд косвенных признаков (конечно, рассмотреть такие экзопланеты в телескоп в ближайшее время не удастся). К такому (видимо, весьма распространенному) классу планет решено отнести объекты массой до 10 земных масс (их пока отыскалось пять штук). Некоторые из этих планет оказываются даже в так называемой "обитаемой зоне" (то есть их орбиты расположены не слишком близко и не слишком далеко от хозяйской звезды - именно в том диапазоне, где может существовать вода в жидком виде). В связи со всеми этими открытиями планетологи стали задаваться естественным вопросом: а может ли на таких планетах возникнуть жизнь земного типа? Сразу две исследовательские группы постарались ответить на этот непростой вопрос. Речь в первую очередь идет о возможности или невозможности активной тектоники плит на таких планетах.
Движение тектонических плит-платформ, которые на нашей собственной планете создают величайшие хребты и вершины (такие горы, как, например, Гималаи) и постепенно перемещают даже целые континенты, считается важным фактором, благоприятствующим возникновению и дальнейшей эволюции жизни. Дрейф континентов способствует уменьшению температуры (т.е. смягчению климата) и переработке материалов, которые будут поддерживать жизнь. Однако "суперземли" - то есть планеты с массой, на порядок превышающей массу нашей Земли, - могут иметь принципиально иную "геологию".
Впрочем, Диана Валенсия (Diana Valencia) вместе с группой ученых из американского Гарвардского университета (Harvard University, Кембридж, штат Массачусетс), считает, что тектонические платформы и их дрейф - это практически неизбежная вещь для любой сколько-нибудь крупной планеты (публикация в Astrophysical Journal Letters, саму статью - "Inevitability of Plate Tectonics on Super-Earths" ("Неизбежность тектоники плит на суперземлях") можно найти также и на сайте электронных препринтов arXiv.org). Причем чем планета крупнее, тем дольше будет длиться период ее тектонической активности. Ведь увеличение размера планеты однозначно сказывается на количестве теплоты, исходящей от радиоактивного планетного ядра и поступающей в вязкую мантию. Твердая тонкая и ломкая внешняя оболочка легко раскалывается и сдвигается под напором бушующих под ней сил, образует горы-складки, разломы и т.д.
Логика Валенсии основывается на вполне очевидной тенденции, доступной для наблюдения в нашей Солнечной системе: так, Марс, Меркурий и скалистые луны явно не проявляют большой тектонической активности. Венера - вторая по величине скалистая планета в Солнечной системе, - возможно, обладала тектонической активностью в не таком уж далеком прошлом (в отличие от Марса, период "бурной молодости" которого продлился весьма непродолжительное время (по космическим масштабам)). Самая крупная из планет с твердой поверхностью - Земля - одновременно является и самой активной в геологическом смысле. "Это не может быть простым совпадением", - уверяет Валенсия.
C Валенсией категорически не согласен Крейг О'Нейл (Craig O'Neill), планетолог из австралийского Университета имени Лэчлена Маккуори (Macquarie University, Сидней). Он считает нашу Землю редкой аномалией, на которую не стоит обращать особого внимания при выявлении тенденций среди крупных скалистых планет.
О'Нейл и его группа пришли к полностью противоположному заключению. Их модель, о которой рассказывается в статье, опубликованной в Geophysical Research Letters, позволяет сделать вывод, что на достаточно крупной планете увеличение силы тяжести приведет лишь к дополнительному сжатию горных пород коры, и это не позволит подземным силам расколоть внешнюю оболочку на отдельные платформы.
Типичная крупная планета, по мнению О'Нейла, должна напоминать Венеру с ее адской атмосферой и "вышедшим из-под контроля" необратимым парниковым эффектом. Другой вариант подобной планеты - это холодное и мертвое тело вроде земной Луны. Впрочем, пока такая планета еще активно питаема внутренней теплотой ее ядра, она все-таки способна на вулканическую активность - т.е. порождаемые в глубинах и вырывающиеся наружу газы будет удаляться посредством мощных вулканов - как на спутнике Юпитера Ио. Все эти процессы не обязательно должны исключать наличие жизни, но они, во всяком случае, отнюдь не благоприятствуют ее появлению.
Впрочем, другие ученые считают, что обе эти теории пока преждевременны. Современная наука еще не смогла справиться со всеми тонкостями тектонических процессов даже на Земле, что уж тут говорить о других планетах... Подобную точку зрения высказал Дэйв Стивенсон (Dave Stevenson), планетолог из американского Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology - Caltech) в Пасадене. "Обе статьи носят несколько спекулятивный характер. Пройдет, вероятно, еще немало времени, прежде чем можно будет говорить о наблюдательном подтверждении содержащихся в них выводов", - считает Стивенсон. Представленные модели, например, пренебрегают критически важным влиянием гидросферы, которая размягчает тектонические платформы и делает их более скользкими. Они также основаны на слишком уж произвольных допущениях - введены, например, довольно сомнительные параметры, характеризующие вязкость мантии или силы, которые действуют на планетную кору, - а ведь разброс этих значений в настоящее время составляет несколько порядков.
Валенсия перспективы проверки своей теории в обозримом будущем оценивает более оптимистично. По ее мнению, с помощью спектрометров таких аппаратов, как "Кеплер" (Kepler), TPF (Terrestrial Planet Finder) NASA и "Дарвин" (Darwin) ESA, можно узнать некоторые атмосферные характеристики "суперземель", которые могли бы помочь в идентификации тектонических процессов на этих объектах.
Источники:
Inevitability of Plate Tectonics on Super-Earths - arXiv.org - astro-ph