Исследователи из Пенсильванского университета (США) заявили о необходимости пересмотра зоны обитаемости как понятия и предложили свой вариант, основанный на более точном, по их мнению, учёте влияния парниковых газов на планетарную температуру.

Согласно новой модели (и вопреки предыдущим), Кеплер-22b и Глизе-667Сс лежат за пределами зоны обитаемости (выделена зелёным). Да и Земля критически близка к тому же. (Здесь и ниже иллюстрации Chester Herman.)

Учёные основывались на моделях Джеймса Кастинга и Эвана Пу. Но результаты получили оригинальные, свои: зона обитаемости фактически оказывается дальше от звезды, чем считалось; её ближняя к светилу граница, следовательно, также удалена. Расчёты для Солнечной системы, к примеру, принесли просто удивительные результаты: оказывается, Земля еле-еле подходит для обитания, а пригодные для жизни планеты могут простираться до орбиты Марса.

Как же так? Ведущий автор работы Рави Кумар Коппарапу (Ravi Kumar Kopparapu) сообщает, что его группа использовала последние по времени базы данных о поглощении солнечного излучения парниковыми газами (HITRAN и HITEMP). В них параметры для воды и углекислого газа уточнены и превосходят доступные ранее значения. Используя ту же модель Кастинга, что лежит в основе современных мейнстрим-оценок, исследователи неизбежно получили бы иное значение обитаемой зоны для экзопланет. Что и произошло.

Итог очевиден: многие считавшиеся обитаемыми планеты на практике далеки от мест, где может возникнуть жизнь.

Уже сейчас можно предвидеть недоумённые вопросы астрономического сообщества. Во-первых, по ранним вычислениям, без высоких значений поглощения для воды и углекислого газа Земля находилась у края обитаемой зоны с её внутренней стороны. Уже тогда эти расчёты вызывали некоторое недоверие: получалось, что, будь наша планета всего лишь в 0,9 а. е. от Солнца, её обитаемость была бы удручающе низкой, точнее сказать — отсутствовала бы. По новой же модели, зазор ещё меньше. Взгляните, например, на калькулятор обитаемой зоны, выложенный авторами в онлайн. Итак, минус доли процента от расстояния до Солнца — и Земля была бы мёртвой?

Во-вторых (и это ещё более значимый повод для критики), количество углекислого газа на Земле всего три-четыре сотни миллионов лет назад было в несколько раз выше нынешнего. Да, светимость Солнца была меньше — но буквально на проценты, которые можно пересчитать по пальцам одной руки. Наконец, 40 млн лет назад ледяного покрова в Антарктиде (находившейся примерно там же, где и сейчас) не было вовсе. Однако всего 30 млн лет назад лёд покрыл континент и привел его в современный вид — и всё из-за падения содержания углекислого газа в атмосфере. Получается, что до оледенения Антарктиды (и ранее, в каменноугольном периоде), по новым расчётам, планета должна была как минимум частично находиться за пределами зоны обитаемости?



Отметим, что по калькулятору атмосферное давление на поверхности планеты (влияющее на парниковый эффект), как и её размеры и вытекающее из них геотермальное тепло (очень большое у «суперземель»), никак не влияют на обитаемость, что не очень понятно. Опять же уже при солнечной светимости в 1,015 от нынешней (такой она будет через 200 млн лет) калькулятор констатирует потерю Землёй водной оболочки. Неужели наша жизнь столь уязвима?

Кроме того, модель не учитывает влияния облаков, рассеивающих в космос солнечное излучение увеличением альбедо Земли. Если в данный момент нам детально неизвестны механизмы обратной связи между ростом температуры и образованием облаков, как можно говорить о понимании внутренней границы зоны обитаемости? Если верить ряду последних исследований, получается, что продукты жизнедеятельности растений и многие микробы могут играть в образовании облаков такую же роль, как и все остальные факторы вместе взятые. Если это так, то как вообще можно определить точные границы зоны обитаемости без исчерпывающих сведений о микробах и растениях за многие световые годы от нас?

Отчёт об исследовании принят к публикации в Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Пенсильванского университета.