stringtranslate.com

Планетарная обитаемость

Понимание обитаемости планет частично является экстраполяцией условий на Земле , поскольку это единственная известная планета, на которой возможна жизнь .

Планетарная обитаемость — это мера потенциала планеты или естественного спутника развивать и поддерживать среду, благоприятную для жизни . [1] Жизнь может зародиться непосредственно на планете или спутнике эндогенно или быть перенесена на нее из другого тела посредством гипотетического процесса, известного как панспермия . [2] Среды не обязательно должны содержать жизнь, чтобы считаться пригодными для жизни, и принятые зоны обитаемости (ЗОЖ) не являются единственными областями, в которых может возникнуть жизнь. [3]

Поскольку существование жизни за пределами Земли неизвестно, обитаемость планет в значительной степени является экстраполяцией условий на Земле и характеристик Солнца и Солнечной системы , которые кажутся благоприятными для процветания жизни. [4] Особый интерес представляют те факторы, которые поддерживали сложные многоклеточные организмы на Земле, а не только более простые одноклеточные существа. Исследования и теории в этом отношении являются компонентом ряда естественных наук, таких как астрономия , планетология и новая дисциплина астробиология .

Абсолютным требованием для жизни является источник энергии , и понятие планетарной обитаемости подразумевает, что должны быть соблюдены многие другие геофизические , геохимические и астрофизические критерии, прежде чем астрономическое тело сможет поддерживать жизнь. В своей дорожной карте астробиологии НАСА определило основные критерии обитаемости как «расширенные области жидкой воды, [1] условия, благоприятные для сборки сложных органических молекул , и источники энергии для поддержания метаболизма ». [5] В августе 2018 года исследователи сообщили, что водные миры могут поддерживать жизнь. [6] [7]

Индикаторы обитаемости и биосигнатуры должны интерпретироваться в планетарном и экологическом контексте. [2] При определении потенциала обитаемости тела исследования фокусируются на его объемном составе, орбитальных свойствах, атмосфере и потенциальных химических взаимодействиях. Важные звездные характеристики включают массу и светимость , стабильную изменчивость и высокую металличность . Каменистые, влажные планеты земного типа и луны с потенциалом для химии, подобной земной, являются основным направлением астробиологических исследований, хотя более спекулятивные теории обитаемости иногда изучают альтернативную биохимию и другие типы астрономических тел .

Фон

Идея о том, что планеты за пределами Земли могут быть пристанищем жизни, является древней, хотя исторически она была сформулирована философией в той же степени, что и физической наукой . [a] В конце 20-го века произошло два прорыва в этой области. Наблюдение и исследование роботизированными космическими аппаратами других планет и лун в пределах Солнечной системы предоставили важную информацию об определении критериев обитаемости и позволили провести существенные геофизические сравнения между Землей и другими телами. Открытие экзопланет , начавшееся в начале 1990-х годов [8] [9] и ускоряющееся с тех пор, предоставило дополнительную информацию для изучения возможной внеземной жизни. Эти результаты подтверждают, что Солнце не является уникальным среди звезд в плане размещения планет, и расширяет горизонт исследований обитаемости за пределами Солнечной системы.

Хотя Земля является единственным местом во Вселенной, где, как известно, есть жизнь, [10] [11] оценки обитаемых зон вокруг других звезд, [12] [13] наряду с открытием тысяч экзопланет и новым пониманием экстремальных мест обитания на Земле, где живут организмы, известные как экстремофилы , предполагают, что во Вселенной может быть гораздо больше пригодных для жизни мест, чем считалось возможным до недавнего времени. [14] 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, основываясь на данных космической миссии «Кеплер» , что в обитаемых зонах звезд , подобных Солнцу , и красных карликов в пределах Млечного Пути может вращаться до 40 миллиардов планет размером с Землю . [15] [16] 11 миллиардов из этих предполагаемых планет могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу. [17] По словам ученых, ближайшая такая планета может находиться на расстоянии 12 световых лет . [15] [16] По состоянию на июнь 2021 года было обнаружено в общей сложности 59 потенциально пригодных для жизни экзопланет. [18]

Звездные характеристики

Понимание обитаемости планет начинается с материнской звезды . [19] Классическая обитаемая зона (ЗЖ) определяется только для условий на поверхности; но метаболизм, который не зависит от звездного света, может существовать и за пределами ЗЖ, процветая внутри планеты, где доступна жидкая вода. [19]

Под эгидой проекта SETI Phoenix ученые Маргарет Тернбулл и Джилл Тартер разработали « HabCat » (или Каталог обитаемых звездных систем) в 2002 году. Каталог был сформирован путем отсеивания почти 120 000 звезд более крупного Каталога Hipparcos в основную группу из 17 000 потенциально обитаемых звезд, а использованные критерии отбора дают хорошую отправную точку для понимания того, какие астрофизические факторы необходимы для обитаемых планет. [20] Согласно исследованию, опубликованному в августе 2015 года, очень большие галактики могут быть более благоприятны для формирования и развития обитаемых планет, чем меньшие галактики, такие как галактика Млечный Путь . [21]

Однако то, что делает планету пригодной для жизни, — это гораздо более сложный вопрос, чем просто расположение планеты на правильном расстоянии от ее звезды-хозяина, чтобы вода могла быть жидкой на ее поверхности: различные геофизические и геодинамические аспекты, излучение и плазменная среда звезды-хозяина могут влиять на эволюцию планет и жизни, если она возникла. [19] Жидкая вода является необходимым [22], но не достаточным условием для жизни, какой мы ее знаем, поскольку пригодность для жизни является функцией множества параметров окружающей среды. [2]

Спектральный класс

Спектральный класс звезды указывает на ее фотосферную температуру , которая (для звезд главной последовательности ) коррелирует с общей массой. Соответствующий спектральный диапазон для обитаемых звезд считается "поздним F" или "G", до "среднего K". Это соответствует температурам от чуть более 7000  K до чуть менее 4000 K (от 6700 °C до 3700 °C); Солнце, звезда G2 с температурой 5777 K, находится в этих пределах. Этот спектральный диапазон, вероятно, составляет от 5% до 10% звезд в местной галактике Млечный Путь . Звезды "среднего класса" такого рода обладают рядом характеристик, которые считаются важными для обитаемости планет:

Звезды К-типа могут поддерживать жизнь гораздо дольше, чем Солнце . [26]

Являются ли более слабые красные карлики поздних классов K и M подходящими хозяевами для обитаемых планет, возможно, является самым важным открытым вопросом во всей области обитаемости планет, учитывая их распространенность ( обитаемость систем красных карликов ). Gliese 581 c , « суперземля », была обнаружена на орбите в « обитаемой зоне » (HZ) красного карлика и может обладать жидкой водой. Однако также возможно, что парниковый эффект может сделать ее слишком горячей для поддержания жизни, в то время как ее сосед, Gliese 581 d , может быть более вероятным кандидатом на обитаемость. [27] В сентябре 2010 года было объявлено об открытии еще одной планеты, Gliese 581 g , на орбите между этими двумя планетами. Однако обзоры открытия поставили существование этой планеты под сомнение, и она указана как «неподтвержденная». В сентябре 2012 года было объявлено об открытии двух планет, вращающихся вокруг Gliese 163 [28] . [29] [30] Одна из планет, Gliese 163 c , примерно в 6,9 раз тяжелее Земли и несколько горячее, считалась находящейся в обитаемой зоне. [29] [30]

Недавнее исследование предполагает, что более холодные звезды, которые излучают больше света в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах, на самом деле могут иметь более теплые планеты с меньшим количеством льда и частотой снежных комов. Эти длины волн поглощаются льдом и парниковыми газами их планет и остаются более теплыми. [31] [32]

Исследование 2020 года показало, что около половины звезд, подобных Солнцу, могут иметь каменистые, потенциально обитаемые планеты. В частности, они подсчитали, что в среднем ближайшая обитаемая планета вокруг звезд G и K-типа находится на расстоянии около 6 парсеков, а вокруг звезд G и K-типа в пределах 10 парсеков (32,6 световых лет) от Солнца находится около 4 каменистых планет. [33]

Стабильная обитаемая зона

Зона обитания (ЗОЖ) — это область пространства в форме оболочки , окружающая звезду, в которой планета может поддерживать жидкую воду на своей поверхности. [19] Впервые эта концепция была предложена астрофизиком Су-Шу Хуаном в 1959 году на основе климатических ограничений, налагаемых звездой-хозяином. [19] После источника энергии жидкая вода широко считается наиболее важным ингредиентом для жизни, учитывая, насколько она неотъемлема для всех жизненных систем на Земле. Однако, если жизнь будет обнаружена при отсутствии воды, определение ЗОЖ, возможно, придется значительно расширить.

Внутренний край HZ — это расстояние, где неконтролируемый парниковый эффект испаряет весь водный резервуар и, как второй эффект, вызывает фотодиссоциацию водяного пара и потерю водорода в космос. Внешний край HZ — это расстояние от звезды, где максимальный парниковый эффект не может удержать поверхность планеты выше точки замерзания, и CO
2(углекислый газ) конденсация. [19] [3]

«Стабильная» HZ подразумевает два фактора. Во-первых, диапазон HZ не должен сильно меняться со временем. Все звезды увеличивают светимость по мере своего старения, и данная HZ, таким образом, мигрирует наружу, но если это происходит слишком быстро (например, в случае сверхмассивной звезды), планеты могут иметь только короткое окно внутри HZ и соответственно меньшие шансы на развитие жизни. Расчет диапазона HZ и его долгосрочного движения никогда не бывает простым, поскольку отрицательные обратные связи, такие как цикл CNO, будут иметь тенденцию компенсировать увеличение светимости. Таким образом, предположения об атмосферных условиях и геологии оказывают такое же большое влияние на предполагаемый диапазон HZ, как и звездная эволюция: например, предлагаемые параметры HZ Солнца сильно колебались. [34]

Во-вторых, в HZ или относительно близко к ней не должно находиться тела большой массы, например, газового гиганта , что нарушит формирование тел размером с Землю. Например, вещество в поясе астероидов, по-видимому, не смогло аккрецировать в планету из-за орбитальных резонансов с Юпитером; если бы гигант появился в области, которая сейчас находится между орбитами Венеры и Марса , Земля почти наверняка не развилась бы в ее нынешнем виде. Однако газовый гигант внутри HZ мог бы иметь пригодные для жизни луны при правильных условиях. [35]

Низкая звездная вариация

Изменения светимости свойственны всем звездам, но интенсивность таких колебаний колеблется в широких пределах. Большинство звезд относительно стабильны, но значительное меньшинство переменных звезд часто претерпевает внезапные и интенсивные увеличения светимости и, следовательно, количества энергии, излучаемой в направлении тел на орбите. Эти звезды считаются плохими кандидатами на размещение планет, на которых может существовать жизнь, поскольку их непредсказуемость и изменения выходной энергии могут негативно повлиять на организмы : живые существа, приспособленные к определенному диапазону температур, не смогут выжить при слишком больших колебаниях температуры. Кроме того, подъемы светимости обычно сопровождаются огромными дозами гамма-излучения и рентгеновского излучения, которые могут оказаться смертельными. Атмосферы смягчают такие эффекты, но их атмосфера может не удерживаться планетами, вращающимися вокруг переменных, поскольку высокочастотная энергия, ударяющая по этим планетам, будет постоянно лишать их защитного покрытия.

Солнце, в этом отношении, как и во многих других, относительно мягко: разница между его максимальным и минимальным выходом энергии составляет примерно 0,1% за его 11-летний солнечный цикл . Существуют веские (хотя и не бесспорные) доказательства того, что даже незначительные изменения в светимости Солнца оказали значительное влияние на климат Земли в течение исторической эпохи: например, Малый ледниковый период середины второго тысячелетия, возможно, был вызван относительно долгосрочным снижением светимости Солнца. [36] Таким образом, звезда не обязательно должна быть истинной переменной, чтобы различия в светимости влияли на обитаемость. Из известных солнечных аналогов , одним, который очень похож на Солнце, считается 18 Скорпиона ; к сожалению, для перспектив существования жизни в его непосредственной близости, единственное существенное различие между двумя телами — это амплитуда солнечного цикла, которая, по-видимому, намного больше для 18 Скорпиона. [37]

Высокая металличность

В то время как основная часть материала в любой звезде - это водород и гелий , существует значительная вариация в количестве более тяжелых элементов ( металлов ). Высокая доля металлов в звезде коррелирует с количеством тяжелого материала, изначально имеющегося в протопланетном диске . Меньшее количество металла делает образование планет гораздо менее вероятным в соответствии с теорией образования планетной системы солнечной туманности . Любые планеты, которые действительно образовались вокруг звезды с низким содержанием металлов, вероятно, будут иметь низкую массу и, следовательно, неблагоприятны для жизни. Спектроскопические исследования систем, где на сегодняшний день были обнаружены экзопланеты , подтверждают связь между высоким содержанием металлов и образованием планет: «Звезды с планетами или, по крайней мере, с планетами, похожими на те, которые мы находим сегодня, явно более богаты металлами, чем звезды без планет-компаньонов». [38] Эта связь между высокой металличностью и образованием планет также означает, что обитаемые системы с большей вероятностью будут обнаружены вокруг звезд более молодых поколений, поскольку звезды, которые образовались на ранних этапах истории Вселенной, имеют низкое содержание металлов.

Планетарные характеристики

Спутники некоторых газовых гигантов потенциально могут быть пригодны для жизни. [39]

Индикаторы обитаемости и биосигнатуры должны интерпретироваться в планетарном и экологическом контексте. [2] Станет ли планета пригодной для жизни, зависит от последовательности событий, которые привели к ее формированию, что может включать в себя образование органических молекул в молекулярных облаках и протопланетных дисках , доставку материалов во время и после планетарной аккреции и орбитальное положение в планетной системе. [2] Главное предположение относительно обитаемых планет заключается в том, что они являются земными . Такие планеты, примерно в пределах одного порядка массы Земли , в основном состоят из силикатных пород и не аккрецировали газообразные внешние слои водорода и гелия , обнаруженные на газовых гигантах . Возможность того, что жизнь могла развиться в облачных вершинах гигантских планет, не была окончательно исключена, [c] хотя это считается маловероятным, поскольку у них нет поверхности, а их гравитация огромна. [42] Естественные спутники гигантских планет, тем временем, остаются допустимыми кандидатами на существование жизни . [39]

В феврале 2011 года команда миссии космической обсерватории Кеплера опубликовала список из 1235 кандидатов на роль экзопланет , включая 54, которые могут находиться в обитаемой зоне. [43] [44] Шесть кандидатов в этой зоне меньше Земли более чем в два раза. [43] Более позднее исследование показало, что один из этих кандидатов (KOI 326.01) намного больше и горячее, чем сообщалось изначально. [45] Основываясь на результатах, команда Кеплера подсчитала, что в Млечном Пути находится «не менее 50 миллиардов планет», из которых «не менее 500 миллионов» находятся в обитаемой зоне. [46]

При анализе того, какие среды, скорее всего, поддерживают жизнь, обычно проводится различие между простыми одноклеточными организмами, такими как бактерии и археи, и сложными метазоа (животными). Одноклеточность обязательно предшествует многоклеточности в любом гипотетическом дереве жизни, и там, где появляются одноклеточные организмы, нет никакой гарантии, что затем разовьется большая сложность. [d] Перечисленные ниже планетарные характеристики считаются критически важными для жизни в целом, но в каждом случае многоклеточные организмы более разборчивы, чем одноклеточная жизнь.

В августе 2021 года был зарегистрирован новый класс пригодных для жизни планет, названных планетами-океанами , который включает в себя «горячие, покрытые океаном планеты с богатой водородом атмосферой». [47] Планеты Hycean вскоре могут быть изучены на предмет биосигнатур с помощью наземных телескопов, а также космических телескопов , таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который был запущен 25 декабря 2021 года. [48]

Масса и размер

Марс с его разреженной атмосферой холоднее, чем была бы Земля, если бы она находилась на таком же расстоянии от Солнца.

Планеты с малой массой являются плохими кандидатами на жизнь по двум причинам. Во-первых, их меньшая гравитация затрудняет удержание атмосферы . Составляющие молекулы с большей вероятностью достигают второй космической скорости и теряются в космосе при ударе солнечного ветра или столкновении. Планеты без толстой атмосферы лишены вещества, необходимого для первичной биохимии , имеют слабую изоляцию и плохую теплопередачу через свои поверхности (например, Марс с его тонкой атмосферой холоднее, чем была бы Земля, если бы он находился на таком же расстоянии от Солнца), и обеспечивают меньшую защиту от метеороидов и высокочастотного излучения . Кроме того, там, где атмосфера менее плотная, чем 0,006 земных атмосфер, вода не может существовать в жидкой форме, поскольку требуемое атмосферное давление , 4,56 мм рт. ст. (608 Па) (0,18 дюйма рт. ст. ), не возникает. Кроме того, уменьшенное давление уменьшает диапазон температур, при которых вода находится в жидком состоянии.

Во-вторых, меньшие планеты имеют меньшие диаметры и, следовательно, более высокие отношения поверхности к объему, чем их более крупные собратья. Такие тела, как правило, быстро теряют энергию, оставшуюся после их формирования, и в конечном итоге геологически мертвы, не имея вулканов , землетрясений и тектонической активности , которые снабжают поверхность поддерживающим жизнь материалом, а атмосферу — замедлителями температуры, такими как углекислый газ . Тектоника плит кажется особенно важной, по крайней мере, на Земле: этот процесс не только перерабатывает важные химикаты и минералы, но и способствует биологическому разнообразию посредством создания континентов и повышения сложности окружающей среды, а также помогает создавать конвективные ячейки, необходимые для генерации магнитного поля Земли . [49]

«Малая масса» — отчасти относительный ярлык: Земля имеет малую массу по сравнению с газовыми гигантами Солнечной системы , но она является самой большой по диаметру и массе и самой плотной из всех земных тел. [e] Она достаточно велика, чтобы удерживать атмосферу только за счет гравитации, и достаточно велика, чтобы ее расплавленное ядро ​​оставалось тепловым двигателем, приводя в движение разнообразную геологию поверхности (распад радиоактивных элементов в ядре планеты является другим значительным компонентом планетарного нагрева). Марс, напротив, почти (или, возможно, полностью) геологически мертв и потерял большую часть своей атмосферы. [50] Таким образом, было бы справедливо сделать вывод, что нижний предел массы для обитаемости лежит где-то между таковым Марса и Земли или Венеры: 0,3 массы Земли были предложены в качестве грубой разделительной линии для обитаемых планет. [51] Однако исследование 2008 года, проведенное Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики, предполагает, что разделительная линия может быть выше. Земля на самом деле может находиться на нижней границе обитаемости: если бы она была меньше, тектоника плит была бы невозможна. Венера, масса которой составляет 85% массы Земли, не проявляет признаков тектонической активности. Наоборот, « суперземли », планеты земного типа с массой, большей, чем у Земли, имели бы более высокий уровень тектоники плит и, таким образом, были бы прочно помещены в обитаемый диапазон. [52]

Исключительные обстоятельства действительно предполагают исключительные случаи: спутник Юпитера Ио (который меньше любой из планет земной группы) является вулканически динамичным из-за гравитационных напряжений, вызванных его орбитой, а его сосед Европа может иметь жидкий океан или ледяную жижу под замерзшей оболочкой также из-за энергии, вырабатываемой при вращении вокруг газового гиганта.

Между тем , Титан Сатурна имеет небольшой шанс на существование жизни, поскольку сохранил плотную атмосферу и имеет жидкие метановые моря на своей поверхности. Органические химические реакции, требующие лишь минимального количества энергии, возможны в этих морях, но неясно, может ли какая-либо живая система быть основана на таких минимальных реакциях, и это кажется маловероятным. [53] [54] Эти спутники являются исключениями, но они доказывают, что масса, как критерий обитаемости, не обязательно может считаться окончательным на данном этапе нашего понимания. [55]

Более крупная планета, вероятно, будет иметь более массивную атмосферу. Сочетание более высокой скорости убегания для удержания более легких атомов и обширного выделения газа из-за усиленной тектоники плит может значительно повысить атмосферное давление и температуру на поверхности по сравнению с Землей. Усиленный парниковый эффект такой тяжелой атмосферы, как правило, предполагает, что обитаемая зона должна быть дальше от центральной звезды для таких массивных планет.

Наконец, более крупная планета, вероятно, будет иметь большое железное ядро. Это позволяет магнитному полю защищать планету от звездного ветра и космической радиации , которые в противном случае имели бы тенденцию срывать планетарную атмосферу и бомбардировать живые существа ионизированными частицами. Масса — не единственный критерий для создания магнитного поля, поскольку планета также должна вращаться достаточно быстро, чтобы создавать эффект динамо в своем ядре [56] , но она является важным компонентом процесса.

Масса потенциально обитаемой экзопланеты составляет от 0,1 до 5,0 масс Земли. [18] Однако обитаемый мир может иметь массу всего лишь 0,0268 масс Земли. [57] Радиус потенциально обитаемой экзопланеты будет находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 радиусов Земли. [18]

Орбита и вращение

Как и в случае с другими критериями, стабильность является критическим соображением при оценке влияния орбитальных и вращательных характеристик на обитаемость планеты. Орбитальный эксцентриситет — это разница между самым дальним и самым близким приближением планеты к ее родительской звезде, деленная на сумму указанных расстояний. Это отношение, описывающее форму эллиптической орбиты. Чем больше эксцентриситет, тем больше колебания температуры на поверхности планеты. Хотя они адаптивны, живые организмы могут выдерживать лишь ограниченное количество изменений, особенно если колебания перекрывают как точку замерзания , так и точку кипения основного биотического растворителя планеты (например, воды на Земле). Если, например, океаны Земли попеременно кипели и замерзали, трудно представить, чтобы жизнь, какой мы ее знаем, эволюционировала. Чем сложнее организм, тем выше его температурная чувствительность. [58] Орбита Земли почти идеально круглая, с эксцентриситетом менее 0,02; Другие планеты Солнечной системы (за исключением Меркурия ) имеют столь же благоприятные эксцентриситеты.

Обитаемость также зависит от архитектуры планетной системы вокруг звезды. Эволюция и стабильность этих систем определяются гравитационной динамикой, которая управляет орбитальной эволюцией планет земной группы. Данные, собранные по орбитальным эксцентриситетам внесолнечных планет, удивили большинство исследователей: 90% имеют орбитальный эксцентриситет больше, чем тот, что обнаружен в Солнечной системе, а среднее значение составляет целых 0,25. [59] Это означает, что подавляющее большинство планет имеют сильно эксцентричные орбиты, и из них, даже если их среднее расстояние от их звезды считается находящимся в пределах HZ, они, тем не менее, будут проводить лишь малую часть своего времени внутри зоны.

Движение планеты вокруг своей оси вращения также должно соответствовать определенным критериям, чтобы жизнь имела возможность развиваться. Первое предположение заключается в том, что на планете должны быть умеренные времена года . Если наклон оси (или наклон) относительно перпендикуляра эклиптики невелик или отсутствует , времена года не будут происходить, и главный стимулятор биосферного динамизма исчезнет. Планета также будет холоднее, чем при значительном наклоне: когда наибольшая интенсивность излучения всегда находится в пределах нескольких градусов от экватора, теплая погода не может перемещаться к полюсам, и климат планеты становится подчиненным более холодным полярным погодным системам.

Если планета радикально наклонена, времена года будут экстремальными и биосфере будет сложнее достичь гомеостаза . Осевой наклон Земли сейчас выше (в четвертичном периоде ), чем был в прошлом, что совпадает с сокращением полярных льдов , более высокими температурами и меньшими сезонными колебаниями. Ученые не знают, будет ли эта тенденция продолжаться бесконечно с дальнейшим увеличением осевого наклона (см. Snowball Earth ).

Точные последствия этих изменений в настоящее время могут быть смоделированы только на компьютере, и исследования показали, что даже экстремальные наклоны до 85 градусов не исключают абсолютно жизнь «при условии, что она не занимает континентальные поверхности, страдающие от сезонно самой высокой температуры». [60] Необходимо учитывать не только средний осевой наклон, но и его изменение с течением времени. Наклон Земли колеблется от 21,5 до 24,5 градусов за 41 000 лет. Более резкое изменение или гораздо более короткая периодичность вызвали бы климатические эффекты, такие как изменения в сезонной суровости.

Другие орбитальные соображения включают в себя:

Луна Земли , по-видимому, играет решающую роль в смягчении климата Земли, стабилизируя наклон оси. Было высказано предположение, что хаотический наклон может быть «разрушителем» с точки зрения обитаемости — то есть спутник размером с Луну не только полезен, но и необходим для обеспечения стабильности. [61] Эта позиция остается спорной. [f]

В случае Земли единственная Луна достаточно массивна и вращается так, чтобы вносить значительный вклад в океанские приливы , что в свою очередь способствует динамическому перемешиванию больших жидких океанов Земли. Эти лунные силы не только помогают гарантировать, что океаны не застаиваются, но и играют важную роль в динамическом климате Земли. [62] [63]

Геология

Геологический разрез Земли
Визуализация, демонстрирующая простую модель магнитного поля Земли.

Концентрации радионуклидов в каменистых мантиях планет могут иметь решающее значение для обитаемости планет земного типа. Такие планеты с более высоким содержанием, вероятно, не имеют постоянного динамо в течение значительной части их жизни, а планеты с более низкими концентрациями часто могут быть геологически инертными . Планетарные динамо создают сильные магнитные поля , которые часто могут быть необходимы для развития или сохранения жизни, поскольку они защищают планеты от солнечных ветров и космической радиации . Спектры электромагнитного излучения звезд могут быть использованы для определения тех, которые с большей вероятностью могут содержать пригодные для жизни планеты земного типа. По состоянию на 2020 год радионуклиды, как полагают, производятся редкими звездными процессами, такими как слияния нейтронных звезд . [64] [65]

Дополнительные геологические характеристики могут быть существенными или основными факторами в обитаемости природных небесных тел – включая некоторые, которые могут формировать тепловое и магнитное поле тела. Некоторые из них неизвестны или не очень хорошо поняты и изучаются планетологами , геохимиками и другими. [66] [ необходимы дополнительные цитаты ]

Геохимия

Обычно предполагается, что любая внеземная жизнь, которая может существовать, будет основана на той же фундаментальной биохимии, что и на Земле, поскольку четыре элемента, наиболее важных для жизни, углерод , водород , кислород и азот , также являются наиболее распространенными химически активными элементами во Вселенной. Действительно, простые биогенные соединения, такие как очень простые аминокислоты, такие как глицин , были обнаружены в метеоритах и ​​в межзвездной среде . [67] Эти четыре элемента вместе составляют более 96% коллективной биомассы Земли . Углерод обладает беспрецедентной способностью связываться сам с собой и образовывать огромный массив сложных и разнообразных структур, что делает его идеальным материалом для сложных механизмов, формирующих живые клетки . Водород и кислород в форме воды составляют растворитель, в котором происходят биологические процессы и в котором произошли первые реакции, приведшие к возникновению жизни . Энергия, высвобождаемая при образовании мощных ковалентных связей между углеродом и кислородом, доступная при окислении органических соединений, является топливом всех сложных форм жизни. Эти четыре элемента вместе составляют аминокислоты , которые в свою очередь являются строительными блоками белков , вещества живой ткани. Кроме того, ни сера (необходимая для построения белков), ни фосфор (необходимый для образования ДНК , РНК и аденозинфосфатов, необходимых для метаболизма ) не являются редкими.

Относительное изобилие в космосе не всегда отражает дифференцированное изобилие внутри планет; из четырех элементов жизни, например, только кислород присутствует в каком-либо изобилии в земной коре . [68] Это можно частично объяснить тем фактом, что многие из этих элементов, такие как водород и азот , вместе с их простейшими и наиболее распространенными соединениями, такими как углекислый газ , оксид углерода , метан , аммиак и вода, являются газообразными при высоких температурах. В жарком регионе, близком к Солнцу, эти летучие соединения не могли играть значительной роли в геологическом формировании планет. Вместо этого они были захвачены в виде газов под недавно образованными корами, которые в основном состояли из каменистых, нелетучих соединений, таких как кремний (соединение кремния и кислорода, объясняющее относительное изобилие кислорода). Выделение летучих соединений через первые вулканы могло способствовать образованию атмосфер планет . Эксперимент Миллера-Юри показал, что при применении энергии простые неорганические соединения, подвергаемые воздействию первичной атмосферы, могут реагировать и синтезировать аминокислоты . [69]

Тем не менее, вулканическое выделение газов не могло бы объяснить количество воды в океанах Земли. [70] Подавляющее большинство воды — и, возможно, углерода — необходимого для жизни, должно было поступить из внешней Солнечной системы, вдали от солнечного тепла, где оно могло оставаться твердым. Кометы, сталкивавшиеся с Землей в ранние годы существования Солнечной системы, могли бы оставить на ранней Земле огромное количество воды вместе с другими летучими соединениями, необходимыми для жизни, что дало бы толчок зарождению жизни .

Таким образом, хотя есть основания подозревать, что четыре "элемента жизни" должны быть легко доступны в других местах, обитаемая система, вероятно, также требует поставки долгосрочных орбитальных тел для засевания внутренних планет. Без комет есть вероятность, что жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы на Земле.

Микросреды и экстремофилы

Пустыня Атакама в Южной Америке представляет собой аналог Марса и идеальную среду для изучения границы между стерильностью и пригодностью для жизни.

Одним из важных уточнений критериев обитаемости является то, что для поддержания жизни требуется лишь крошечная часть планеты, так называемая «грань Златовласки» или «Великое пребиотическое пятно». Астробиологи часто интересуются «микросредой», отмечая, что «у нас нет фундаментального понимания того, как эволюционные силы, такие как мутация , отбор и генетический дрейф , действуют в микроорганизмах, которые действуют и реагируют на изменяющуюся микросреду». [71] Экстремофилы — это земные организмы, которые живут в нишевых средах в суровых условиях, которые обычно считаются неблагоприятными для жизни. Обычно (хотя и не всегда) одноклеточные экстремофилы включают острощелочные и ацидофильные организмы и другие, которые могут выживать при температуре воды выше 100 °C в гидротермальных источниках .

Открытие жизни в экстремальных условиях усложнило определения обитаемости, но также вызвало большой ажиотаж среди исследователей, значительно расширив известный диапазон условий, при которых может существовать жизнь. Например, планета, которая в противном случае не могла бы поддерживать атмосферу, учитывая солнечные условия в ее окрестностях, могла бы сделать это в глубоком затененном разломе или вулканической пещере. [72] Аналогичным образом, кратерная местность может стать убежищем для примитивной жизни. Кратер Лоун-Хилл изучался как астробиологический аналог, и исследователи предполагают, что быстрое заполнение осадками создало защищенную микросреду для микробных организмов; подобные условия могли иметь место в геологической истории Марса . [73]

Земные среды, которые не могут поддерживать жизнь, по-прежнему поучительны для астробиологов в определении пределов того, что могут выдержать организмы. Сердце пустыни Атакама , обычно считающееся самым сухим местом на Земле, по-видимому, неспособно поддерживать жизнь, и по этой причине оно стало предметом изучения NASA и ESA : оно представляет собой аналог Марса, а градиенты влажности вдоль его краев идеально подходят для изучения границы между стерильностью и пригодностью для жизни. [74] Атакама была предметом исследования в 2003 году, которое частично повторило эксперименты с высадкой Викингов на Марс в 1970-х годах; ДНК не удалось восстановить из двух образцов почвы, а эксперименты по инкубации также дали отрицательный результат на биосигнатуры . [75]

Экологические факторы

Два современных экологических подхода к прогнозированию потенциальной пригодности для жизни используют 19 или 20 факторов окружающей среды, уделяя особое внимание доступности воды, температуре, наличию питательных веществ, источнику энергии и защите от солнечного ультрафиолета и галактического космического излучения . [76] [77]

Терминология классификации

Каталог обитаемых экзопланет [78] использует предполагаемый диапазон температур поверхности для классификации экзопланет:

Мезопланеты были бы идеальными для сложной жизни, тогда как гипопсихропланеты и гипертермопланеты могли бы поддерживать только экстремофильную жизнь.

HEC использует следующие термины для классификации экзопланет по массе (от наименьшей к наибольшей): астероидные, меркурианские, субтерранные, терранные, супертерранные, нептунианские и юпитерианские.

Альтернативные звездные системы

При определении возможности существования внеземной жизни астрономы долгое время концентрировали свое внимание на звездах, подобных Солнцу. Однако, поскольку планетные системы, напоминающие Солнечную систему, встречаются редко, они начали изучать возможность того, что жизнь может сформироваться в системах, очень непохожих на солнечную. [79] [80]

Считается, что звезды классов F , G , K и M могут иметь пригодные для жизни экзопланеты. [81] Согласно исследованию, в котором использовались данные космического телескопа НАСА «Кеплер», около половины звезд, схожих по температуре с Солнцем, могут иметь каменистую планету, способную поддерживать жидкую воду на своей поверхности. [ 82]

Двоичные системы

Типичные оценки часто предполагают, что 50% или более всех звездных систем являются двойными системами . Это может быть отчасти смещением выборки, так как массивные и яркие звезды, как правило, находятся в двойных системах, и их легче всего наблюдать и каталогизировать; более точный анализ показал, что более распространенные более слабые звезды обычно являются одиночными, и что до двух третей всех звездных систем являются, следовательно, одиночными. [83]

Расстояние между звездами в двойной системе может варьироваться от менее одной астрономической единицы (а. е., среднее расстояние от Земли до Солнца) до нескольких сотен. В последнем случае гравитационные эффекты будут незначительны на планете, вращающейся вокруг подходящей звезды, и потенциальная пригодность для жизни не будет нарушена, если только орбита не будет сильно эксцентричной (см. , например, Немезида ). Однако, когда расстояние значительно меньше, стабильная орбита может быть невозможна. Если расстояние планеты до ее главной звезды превышает примерно одну пятую от ближайшего сближения другой звезды, орбитальная устойчивость не гарантируется. [84] Могут ли вообще образовываться планеты в двойных системах, долгое время было неясно, учитывая, что гравитационные силы могут мешать формированию планет. Теоретическая работа Алана Босса из Института Карнеги показала, что газовые гиганты могут образовываться вокруг звезд в двойных системах так же, как они это делают вокруг одиночных звезд. [85]

Одно исследование Альфа Центавра , ближайшей к Солнцу звездной системы, показало, что двойные системы не следует исключать из поиска пригодных для жизни планет. Центавра A и B находятся на расстоянии 11 а.е. при максимальном сближении (в среднем 23 а.е.), и обе должны иметь стабильные обитаемые зоны. Исследование долгосрочной орбитальной стабильности для моделируемых планет в системе показывает, что планеты в пределах примерно трех а.е. от любой из звезд могут оставаться довольно стабильными (т.е. большая полуось отклоняется менее чем на 5% в течение 32 000 двойных периодов). Непрерывная обитаемая зона (CHZ в течение 4,5 миллиардов лет) для Центавра A консервативно оценивается в 1,2–1,3 а.е., а для Центавра B — в 0,73–0,74 — в пределах стабильной области в обоих случаях. [86]

Системы красных карликов

Относительные размеры звезд и фотосферные температуры . Любая планета вокруг красного карлика, такого как показанная здесь ( Gliese 229A ), должна была бы сжаться в тесную зону, чтобы достичь температур, подобных земным, вероятно, вызывая приливную блокировку. См. Aurelia . Кредит: MPIA/V. Joergens.

Звезды M-типа также считаются возможными хозяевами обитаемых экзопланет, даже тех, у которых есть вспышки, такие как Проксима b. Определение обитаемости красных карликовых звезд может помочь определить, насколько распространенной может быть жизнь во Вселенной, поскольку красные карлики составляют от 70 до 90% всех звезд в галактике. Однако важно иметь в виду, что вспыхивающие звезды могут значительно снизить обитаемость экзопланет, разрушая их атмосферу. [87]

Размер

Астрономы в течение многих лет исключали красные карлики как потенциальные обители для жизни. Их небольшой размер (от 0,08 до 0,45 солнечных масс) означает, что их ядерные реакции протекают исключительно медленно, и они излучают очень мало света (от 3% от того, что производит Солнце, до всего лишь 0,01%). Любая планета на орбите вокруг красного карлика должна была бы прижаться очень близко к своей родительской звезде, чтобы достичь температуры поверхности, подобной земной; от 0,3 а. е. (прямо внутри орбиты Меркурия ) для звезды, такой как Lacaille 8760 , до всего лишь 0,032 а. е. для звезды, такой как Proxima Centauri [88] (такой мир имел бы год, длившийся бы всего 6,3 дня). На таких расстояниях гравитация звезды вызывала бы приливную блокировку. Одна сторона планеты была бы вечно обращена к звезде, в то время как другая всегда была бы от нее отвернута. Единственными способами, которыми потенциальная жизнь могла бы избежать либо ада, либо глубокого замерзания, были бы наличие у планеты достаточно плотной атмосферы, чтобы передавать тепло звезды с дневной стороны на ночную, или наличие газового гиганта в обитаемой зоне с пригодной для жизни луной, которая была бы привязана к планете, а не к звезде, что позволило бы более равномерно распределять излучение по луне. Долгое время предполагалось, что такая плотная атмосфера изначально будет препятствовать попаданию солнечного света на поверхность, предотвращая фотосинтез .

Художественное представление GJ 667 Cc — потенциально обитаемой планеты, вращающейся вокруг красного карлика в тройной звездной системе.

Этот пессимизм был смягчен исследованиями. Исследования Роберта Хаберле и Маноджа Джоши из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии показали, что атмосфера планеты (предполагая, что она включает парниковые газы CO 2 и H 2 O ) должна быть всего лишь 100 миллибар (0,10 атм), чтобы тепло звезды эффективно переносилось на ночную сторону. [89] Это вполне соответствует уровням, необходимым для фотосинтеза, хотя вода все еще оставалась бы замороженной на темной стороне в некоторых из их моделей. Мартин Хит из Гринвичского общественного колледжа показал, что морская вода также могла бы эффективно циркулировать без замерзания, если бы океанические бассейны были достаточно глубокими, чтобы обеспечить свободный поток под ледяной шапкой ночной стороны. Дальнейшие исследования, включая рассмотрение количества фотосинтетически активной радиации, предположили, что приливно заблокированные планеты в системах красных карликов могли бы, по крайней мере, быть пригодными для жизни высших растений. [90]

Другие факторы, ограничивающие обитаемость

Однако размер — не единственный фактор, делающий красные карлики потенциально непригодными для жизни. На красной карликовой планете фотосинтез на ночной стороне был бы невозможен, так как она никогда не видела бы солнца. На дневной стороне, поскольку солнце не восходит и не заходит, области в тени гор оставались бы таковыми навсегда. Фотосинтез , как мы его понимаем, был бы осложнен тем фактом, что красный карлик производит большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне , а на Земле этот процесс зависит от видимого света. В этом сценарии есть потенциальные положительные стороны. Например, многочисленные наземные экосистемы полагаются на хемосинтез , а не на фотосинтез, что было бы возможно в системе красного карлика. Статичное положение первичной звезды устраняет необходимость для растений направлять листья к солнцу, иметь дело с меняющимися теневыми/солнечными узорами или переходить от фотосинтеза к сохраненной энергии в течение ночи. Из-за отсутствия цикла день-ночь, включая слабый свет утром и вечером, при заданном уровне радиации будет доступно гораздо больше энергии.

Красные карлики гораздо более изменчивы и агрессивны, чем их более стабильные, более крупные собратья. Часто они покрыты звездными пятнами , которые могут ослаблять их излучаемый свет на 40% в течение нескольких месяцев, в то время как в других случаях они испускают гигантские вспышки, которые могут удвоить их яркость за считанные минуты. [91] Такое изменение было бы очень разрушительным для жизни, поскольку оно не только уничтожило бы любые сложные органические молекулы, которые могли бы образовывать биологические предшественники, но и потому, что оно сдуло бы значительные части атмосферы планеты.

Для планеты вокруг красного карлика, чтобы поддерживать жизнь, ей потребуется быстро вращающееся магнитное поле, чтобы защитить ее от вспышек. Приливно заблокированная планета вращается очень медленно, и поэтому не может создать геодинамо в своем ядре. Период интенсивной вспышки жизненного цикла красного карлика, по оценкам, длится только первые 1,2 миллиарда лет его существования. Если планета образуется далеко от красного карлика, чтобы избежать приливного захвата, а затем мигрирует в обитаемую зону звезды после этого бурного начального периода, возможно, что у жизни может быть шанс развиться. [92] Однако наблюдения за звездой Барнарда возрастом от 7 до 12 миллиардов лет показывают, что даже старые красные карлики могут иметь значительную вспышечную активность. Долгое время предполагалось, что звезда Барнарда имеет небольшую активность, но в 1998 году астрономы наблюдали интенсивную звездную вспышку , показывающую, что это вспыхивающая звезда . [93]

Долговечность и повсеместность

Красные карлики имеют одно преимущество перед другими звездами как обители жизни: гораздо большую продолжительность жизни. Прошло 4,5 миллиарда лет, прежде чем человечество появилось на Земле, и жизнь, какой мы ее знаем, будет иметь подходящие условия еще от 1 [94] до 2,3 [95] миллиардов лет . Красные карлики, напротив, могли бы жить триллионы лет, потому что их ядерные реакции намного медленнее, чем у более крупных звезд, а это означает, что у жизни было бы больше времени для развития и выживания.

Хотя вероятность обнаружения планеты в обитаемой зоне вокруг любого конкретного красного карлика невелика, общий объем обитаемой зоны вокруг всех красных карликов, вместе взятых, равен общему объему вокруг звезд, подобных Солнцу, учитывая их повсеместность. [96] Более того, этот общий объем обитаемой зоны будет длиться дольше, поскольку красные карлики живут сотни миллиардов лет или даже дольше на главной последовательности. [97] Однако, в сочетании с вышеуказанными недостатками, более вероятно, что красные карлики будут оставаться обитаемыми дольше для микробов, в то время как более короткоживущие желтые карлики, такие как Солнце, будут оставаться обитаемыми дольше для животных.

Массивные звезды

Недавние исследования показывают, что очень большие звезды, более ~100 солнечных масс, могут иметь планетные системы, состоящие из сотен планет размером с Меркурий в пределах обитаемой зоны. Такие системы могут также содержать коричневые карлики и звезды малой массы (~0,1–0,3 солнечных масс). [98] Однако очень короткая продолжительность жизни звезд, масса которых больше нескольких солнечных масс, вряд ли даст планете время для остывания, не говоря уже о времени, необходимом для развития стабильной биосферы. Таким образом, массивные звезды исключаются из числа возможных мест обитания жизни. [99]

Однако система массивной звезды могла бы стать прародителем жизни и другим способом — взрывом сверхновой массивной звезды в центральной части системы. Эта сверхновая разнесет по всей своей окрестности более тяжелые элементы, созданные в фазе, когда массивная звезда вышла из главной последовательности, а системы потенциальных звезд малой массы (которые все еще находятся на главной последовательности) в бывшей системе массивной звезды могут быть обогащены относительно большим запасом тяжелых элементов так близко к взрыву сверхновой. Однако это ничего не говорит о том, какие типы планет могли бы образоваться в результате взрыва сверхновой или каков был бы их потенциал обитаемости.

Нейтронные звезды

Звезды пост-главной последовательности

Четыре класса пригодных для жизни планет, основанных на воде

В обзоре факторов, которые важны для эволюции обитаемых планет размером с Землю, Ламмер и др. предложили классификацию четырех типов среды обитания, зависящих от воды: [19] [100]

Среды обитания класса I — это планетарные тела, на которых звездные и геофизические условия допускают наличие жидкой воды на поверхности, а также солнечного света, благодаря чему могут возникнуть сложные многоклеточные организмы .

Среды обитания класса II включают тела, которые изначально наслаждаются условиями, подобными земным, но не сохраняют способность поддерживать жидкую воду на своей поверхности из-за звездных или геофизических условий. Марс и, возможно, Венера являются примерами этого класса, где сложные формы жизни не могут развиваться.

Среды обитания класса III — это планетарные тела, где под поверхностью существуют океаны жидкой воды, где они могут напрямую взаимодействовать с богатым силикатом ядром .

Такая ситуация может возникнуть на богатых водой планетах, расположенных слишком далеко от своей звезды, чтобы позволить поверхностную жидкую воду, но на которых подповерхностная вода находится в жидкой форме из-за геотермального тепла . Двумя примерами такой среды являются Европа и Энцелад . В таких мирах не только свет недоступен в качестве источника энергии, но и органический материал, приносимый метеоритами (считающийся необходимым для зарождения жизни в некоторых сценариях), может не так легко достичь жидкой воды. Если планета может содержать жизнь только под своей поверхностью, биосфера вряд ли изменит всю планетарную среду наблюдаемым образом, поэтому обнаружение ее присутствия на экзопланете будет чрезвычайно сложным.

Среды обитания класса IV имеют слои жидкой воды между двумя слоями льда или жидкости надо льдом.

Если слой воды достаточно толстый, вода у его основания будет находиться в твердой фазе (ледяные полиморфы) из-за высокого давления. Ганимед и Каллисто, вероятно, являются примерами этого класса. Считается, что их океаны заключены между толстыми слоями льда. В таких условиях возникновение даже простых форм жизни может быть очень затруднено, поскольку необходимые для жизни ингредиенты, скорее всего, будут полностью разбавлены.

Галактическое соседство

Наряду с характеристиками планет и их звездных систем, более широкая галактическая среда также может влиять на обитаемость. Ученые рассматривали возможность того, что определенные области галактик ( галактические обитаемые зоны ) лучше подходят для жизни, чем другие; Солнечная система, в рукаве Ориона , на краю галактики Млечный Путь, считается благоприятным для жизни местом: [101]

Таким образом, относительная изоляция — это то, что в конечном итоге необходимо системе, несущей жизнь. Если бы Солнце было тесно зажато среди других систем, вероятность оказаться смертельно близко к опасным источникам радиации значительно возросла бы. Кроме того, близкие соседи могут нарушить стабильность различных орбитальных тел, таких как облако Оорта и объекты пояса Койпера , что может привести к катастрофе, если попадет во внутреннюю часть Солнечной системы.

В то время как звездная скученность оказывается невыгодной для обитаемости, то же самое делает и экстремальная изоляция. Такая богатая металлами звезда, как Солнце, вероятно, не сформировалась бы в самых отдаленных регионах Млечного Пути, учитывая снижение относительного содержания металлов и общее отсутствие звездообразования. Таким образом, «пригородное» местоположение, такое как в Солнечной системе, предпочтительнее центра Галактики или самых дальних ее пределов. [103]

Другие соображения

Альтернативная биохимия

В то время как большинство исследований внеземной жизни начинаются с предположения, что развитые формы жизни должны иметь такие же требования к жизни, как и на Земле, гипотеза других типов биохимии предполагает возможность развития форм жизни вокруг другого метаболического механизма. В книге «Эволюция инопланетянина» биолог Джек Коэн и математик Ян Стюарт утверждают, что астробиология , основанная на гипотезе редкой Земли , является ограниченной и лишенной воображения. Они предполагают, что планеты, подобные Земле, могут быть очень редкими, но сложная жизнь, не основанная на углероде, может возникнуть в других средах. Наиболее часто упоминаемой альтернативой углероду является жизнь на основе кремния , в то время как аммиак и углеводороды иногда предлагаются в качестве альтернативных растворителей воде. Астробиолог Дирк Шульце-Макух и другие ученые предложили индекс обитаемости планеты, критерии которого включают «потенциал для удержания жидкого растворителя», который не обязательно ограничивается водой. [104] [105]

Более спекулятивные идеи были сосредоточены на телах, совершенно отличных от планет земного типа. Астроном Фрэнк Дрейк , известный сторонник поиска внеземной жизни , представил себе жизнь на нейтронной звезде : субмикроскопические «ядерные молекулы», объединяющиеся для образования существ с жизненным циклом в миллионы раз быстрее, чем земная жизнь. [106] Названная «творческой и ироничной», эта идея дала начало научно-фантастическим изображениям. [107] Карл Саган , другой оптимист в отношении внеземной жизни, рассмотрел возможность существования организмов, которые всегда находятся в воздухе в высоких слоях атмосферы Юпитера в статье 1976 года. [40] [41] Коэн и Стюарт также представляли себе жизнь как в солнечной среде, так и в атмосфере газового гиганта.

«Хорошие Юпитеры»

«Хорошие Юпитеры» — это газовые гиганты, такие как Юпитер Солнечной системы , которые вращаются вокруг своих звезд по круговым орбитам достаточно далеко от обитаемой зоны, чтобы не нарушать ее, но достаточно близко, чтобы «защищать» планеты земной группы на более близкой орбите двумя критическими способами. Во-первых, они помогают стабилизировать орбиты и, следовательно, климат внутренних планет. Во-вторых, они сохраняют внутреннюю звездную систему относительно свободной от комет и астероидов, которые могут вызвать разрушительные воздействия. [108] Юпитер вращается вокруг Солнца примерно на пятикратном расстоянии между Землей и Солнцем. Это приблизительное расстояние, на котором мы должны ожидать найти хорошие Юпитеры в других местах. Роль Юпитера как «смотрителя» была ярко продемонстрирована в 1994 году, когда комета Шумейкера–Леви 9 врезалась в гиганта. [ по мнению кого? ]

Однако доказательства не столь однозначны. Исследования показали, что роль Юпитера в определении скорости, с которой объекты поражают Землю, значительно сложнее, чем когда-то считалось. [109] [110] [111] [112]

Роль Юпитера в ранней истории Солнечной системы установлена ​​несколько лучше и является источником значительно меньшего количества споров. [113] [114] В начале истории Солнечной системы Юпитер, как принято считать, играл важную роль в гидратации нашей планеты: он увеличил эксцентриситет орбит пояса астероидов и позволил многим пересечь орбиту Земли и снабдить планету важными летучими веществами, такими как вода и углекислый газ. До того, как Земля достигла половины своей нынешней массы, ледяные тела из региона Юпитера-Сатурна и небольшие тела из первичного пояса астероидов поставляли воду на Землю из-за гравитационного рассеяния Юпитера и, в меньшей степени, Сатурна . [115] Таким образом, хотя газовые гиганты сейчас являются полезными защитниками, когда-то они были поставщиками критически важного для жизни материала.

Напротив, тела размером с Юпитер, которые вращаются слишком близко к обитаемой зоне, но не находятся в ней (как 47 Большой Медведицы ), или имеют сильно эллиптическую орбиту, пересекающую обитаемую зону (как 16 Лебедя B ), делают существование независимой планеты земного типа в системе очень затруднительным. См. обсуждение стабильной обитаемой зоны выше. Однако в процессе миграции в обитаемую зону планета размером с Юпитер может захватить планету земного типа в качестве луны. Даже если такая планета изначально слабо связана и следует по сильно наклоненной орбите, гравитационное взаимодействие со звездой может стабилизировать новую луну на близкой круговой орбите, которая является копланарной с орбитой планеты вокруг звезды. [116]

Влияние жизни на пригодность для обитания

Дополнением к факторам, которые поддерживают возникновение жизни, является представление о том, что сама жизнь, однажды сформировавшись, становится фактором обитаемости сама по себе. Важным примером Земли было производство молекулярного газа кислорода ( O
2) древними цианобактериями и в конечном итоге фотосинтезирующими растениями, что привело к радикальному изменению состава атмосферы Земли. Это изменение окружающей среды называется Великим окислительным событием . Этот кислород оказался основополагающим для дыхания более поздних видов животных. Гипотеза Геи , научная модель геобиосферы, впервые предложенная Джеймсом Лавлоком в 1975 году, утверждает, что жизнь в целом способствует и поддерживает подходящие условия для себя, помогая создавать планетарную среду, подходящую для ее непрерывности. Аналогичным образом Дэвид Гринспун предложил «гипотезу живых миров», в которой наше понимание того, что составляет обитаемость, не может быть отделено от жизни, уже существующей на планете. Планеты, которые геологически и метеорологически живы, с гораздо большей вероятностью будут также биологически живыми, и «планета и ее жизнь будут совместно эволюционировать». [117] Это основа науки о системе Земли .

Роль случая

В 2020 году компьютерное моделирование эволюции планетарного климата за 3 миллиарда лет показало, что обратные связи являются необходимым, но недостаточным условием для предотвращения того, чтобы планеты когда-либо становились слишком горячими или слишком холодными для жизни, и что случайность также играет решающую роль. [118] [119] Сопутствующие соображения включают пока неизвестные факторы, влияющие на термическую пригодность планет, такие как «механизм (или механизмы) обратной связи, которые не позволяют климату когда-либо колебаться до фатальных температур». [120]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Эта статья представляет собой анализ обитаемости планет с точки зрения современной физической науки. Историческую точку зрения на возможность существования обитаемых планет можно найти в разделе Верования во внеземную жизнь и космический плюрализм . Для обсуждения вероятности существования инопланетной жизни см. уравнение Дрейка и парадокс Ферми . Обитаемые планеты также являются основным продуктом художественной литературы; см. Планеты в научной фантастике .
  2. ^ Жизнь, по-видимому, возникла на Земле примерно через 500 миллионов лет после образования планеты. Звезды класса "A" (которые светят от 600 миллионов до 1,2 миллиарда лет) и самые последние звезды класса "B" (которые светят от 10+ миллионов до 600 миллионов) попадают в это окно. По крайней мере, теоретически жизнь могла бы возникнуть в таких системах, но она почти наверняка не достигла бы сложного уровня, учитывая эти временные рамки и тот факт, что увеличение светимости будет происходить довольно быстро. Жизнь вокруг звезд класса "O" исключительно маловероятна, поскольку они светят менее десяти миллионов лет.
  3. ^ В книге «Эволюция инопланетянина» Джек Коэн и Ян Стюарт оценивают вероятные сценарии, в которых жизнь могла бы сформироваться в облаках планет-гигантов. Аналогичным образом Карл Саган предположил, что облака Юпитера могут быть средой обитания жизни. [40] [41]
  4. ^ Возникает консенсус, что одноклеточные микроорганизмы на самом деле могут быть распространены во Вселенной, особенно с учетом того, что экстремофилы Земли процветают в средах, которые когда-то считались враждебными для жизни. Потенциальное возникновение сложной многоклеточной жизни остается гораздо более спорным. В своей работе « Редкая Земля: почему сложная жизнь необычна во Вселенной » Питер Уорд и Дональд Браунли утверждают, что микробная жизнь, вероятно, широко распространена, в то время как сложная жизнь очень редка и, возможно, даже уникальна для Земли. Современные знания об истории Земли частично подкрепляют эту теорию: считается, что многоклеточные организмы появились во время кембрийского взрыва около 600 миллионов лет назад, но более чем через 3 миллиарда лет после того, как впервые появилась жизнь. Тот факт, что земная жизнь так долго оставалась одноклеточной, подчеркивает, что решающий шаг к сложным организмам не обязательно должен произойти.
  5. ^ В Солнечной системе существует «массовый разрыв» между Землей и двумя самыми маленькими газовыми гигантами, Ураном и Нептуном , которые имеют 13 и 17 масс Земли. Это, вероятно, просто случайность, поскольку нет геофизического барьера для образования промежуточных тел (см., например, OGLE-2005-BLG-390Lb и Super-Earth ), и мы должны ожидать, что найдем планеты по всей галактике между двумя и двенадцатью массами Земли. Если звездная система в остальном благоприятна, такие планеты были бы хорошими кандидатами для жизни, поскольку они были бы достаточно большими, чтобы оставаться внутренне динамичными и сохранять атмосферу в течение миллиардов лет, но не настолько большими, чтобы аккрецировать газообразную оболочку, которая ограничивает возможность формирования жизни.
  6. ^ Согласно господствующей теории, формирование Луны началось, когда тело размером с Марс столкнулось с Землей в скользящем столкновении на поздней стадии ее формирования, и выброшенный материал объединился и упал на орбиту (см. Гипотезу гигантского удара ). В «Редкой Земле» Уорд и Браунли подчеркивают, что такие удары должны быть редкими, что снижает вероятность других систем типа Земля-Луна и, следовательно, вероятность других обитаемых планет. Однако возможны и другие процессы формирования лун, и предположение о том, что планета может быть обитаемой при отсутствии луны, не было опровергнуто.

Ссылки

  1. ^ ab Dyches, Preston; Chou, Felcia (7 апреля 2015 г.). «Солнечная система и за ее пределами затоплены водой». NASA . Архивировано из оригинала 10 апреля 2015 г. Получено 8 апреля 2015 г.
  2. ^ abcde NASA (октябрь 2015 г.), Астробиологическая стратегия НАСА (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2016 г.
  3. ^ ab Seager, Sara (2013). "Обитаемость экзопланет". Science . 340 (577): 577–581. Bibcode :2013Sci...340..577S. doi :10.1126/science.1232226. PMID  23641111. S2CID  206546351.
  4. ^ Костанца, Роберт; Бернард, К. Паттен (декабрь 1995 г.). «Определение и прогнозирование устойчивости». Экологическая экономика . 15 (3): 193–196. Bibcode : 1995EcoEc..15..193C. doi : 10.1016/0921-8009(95)00048-8.
  5. ^ "Цель 1: Понять природу и распределение обитаемых сред во Вселенной". Астробиология: Дорожная карта . NASA . Архивировано из оригинала 17 января 2011 г. Получено 11 августа 2007 г.
  6. ↑ Сотрудники (1 сентября 2018 г.). «Водные миры могут поддерживать жизнь, говорится в исследовании – Анализ ученых из Чикагского университета и Университета штата Пенсильвания ставит под сомнение идею о том, что для жизни требуется «клон Земли»». EurekAlert . Получено 1 сентября 2018 г.
  7. ^ Кайт, Эдвин С.; Форд, Эрик Б. (31 августа 2018 г.). «Обитаемость водных миров экзопланет». The Astrophysical Journal . 864 (1): 75. arXiv : 1801.00748 . Bibcode : 2018ApJ...864...75K. doi : 10.3847/1538-4357/aad6e0 . S2CID  46991835.
  8. ^ Wolszczan, A.; Frail, DA (9 января 1992 г.). «Планетная система вокруг миллисекундного пульсара PSR1257 + 12». Nature . 355 (6356): 145–147. Bibcode :1992Natur.355..145W. doi :10.1038/355145a0. S2CID  4260368.
  9. ^ Wolszczan, A (1994). «Подтверждение планет с массой Земли, вращающихся вокруг миллисекундного пульсара PSR:B1257+12». Science . 264 (5158): 538–42. Bibcode :1994Sci...264..538W. doi :10.1126/science.264.5158.538. JSTOR  2883699. PMID  17732735. S2CID  19621191.
  10. ^ Грэм, Роберт У. (февраль 1990 г.). «Технический меморандум НАСА 102363 – Внеземная жизнь во Вселенной» (PDF) . НАСА . Исследовательский центр Льюиса, Огайо . Получено 7 июля 2014 г. .
  11. ^ Альтерманн, Владислав (2008). «От ископаемых к астробиологии – дорожная карта к Fata Morgana?». В Seckbach, Joseph; Walsh, Maud (ред.). От ископаемых к астробиологии: записи о жизни на Земле и поиск внеземных биосигнатур . Том 12. Springer. стр. xvii. ISBN 978-1-4020-8836-0.
  12. ^ Хорнек, Герда; Петра Реттберг (2007). Полный курс астробиологии . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40660-9.
  13. ^ Дэвис, Пол (18 ноября 2013 г.). «Одиноки ли мы во Вселенной?». The New York Times . Получено 20 ноября 2013 г.
  14. ↑ Овербай, Деннис (6 января 2015 г.). «По мере того, как ряды планет Златовласки растут, астрономы размышляют о том, что будет дальше». The New York Times . Получено 6 января 2015 г.
  15. ^ ab Overbye, Dennis (4 ноября 2013 г.). «Далекие планеты, подобные Земле, усеивают Галактику». The New York Times . Получено 5 ноября 2013 г.
  16. ^ ab Petigura, Eric A.; Howard, Andrew W.; Marcy, Geoffrey W. (31 октября 2013 г.). «Распространенность планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (48): 19273–19278. arXiv : 1311.6806 . Bibcode : 2013PNAS..11019273P. doi : 10.1073/pnas.1319909110 . PMC 3845182. PMID  24191033 . 
  17. ^ Хан, Амина (4 ноября 2013 г.). «Млечный Путь может содержать миллиарды планет размером с Землю». Los Angeles Times . Получено 5 ноября 2013 г.
  18. ^ abc "Каталог обитаемых экзопланет – Лаборатория обитаемости планет @ UPR Arecibo". phl.upr.edu . Получено 19 августа 2021 г. .
  19. ^ abcdefg Lammer, H.; Bredehöft, JH; Coustenis, A.; Khodachenko, ML; et al. (2009). "Что делает планету пригодной для жизни?" (PDF) . The Astronomy and Astrophysics Review . 17 (2): 181–249. Bibcode :2009A&ARv..17..181L. doi :10.1007/s00159-009-0019-z. S2CID  123220355. Архивировано из оригинала (PDF) 2 июня 2016 года . Получено 3 мая 2016 года .
  20. ^ Тернбулл, Маргарет К.; Тартер, Джилл К. (март 2003 г.). «Выбор цели для SETI: каталог близких обитаемых звездных систем» (PDF) . Серия приложений к Astrophysical Journal . 145 (1): 181–198. arXiv : astro-ph/0210675 . Bibcode :2003ApJS..145..181T. doi :10.1086/345779. S2CID  14734094. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2006 г.Определены критерии пригодности для проживания — основополагающий источник для этой статьи.
  21. ^ Чой, Чарльз К. (21 августа 2015 г.). «Гигантские галактики могут быть лучшими колыбелями для обитаемых планет». Space.com . Получено 24 августа 2015 г.
  22. ^ Джованни, Модирруста-Галиан, Дариус Маддалена (4 апреля 2021 г.). О пришельцах и экзопланетах: почему поиск жизни, вероятно, требует поиска воды. OCLC  1247136170.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  23. ^ "Звездные таблицы". Калифорнийский государственный университет , Лос-Анджелес. Архивировано из оригинала 14 июня 2008 года . Получено 12 августа 2010 года .
  24. ^ Кастинг, Джеймс Ф.; Уиттет, Д.К.; Шелдон, В.Р. (август 1997 г.). «Ультрафиолетовое излучение звезд F и K и его влияние на обитаемость планет». Происхождение жизни и эволюция биосфер . 27 (4): 413–420. Bibcode : 1997OLEB...27..413K. doi : 10.1023/A:1006596806012. PMID  11536831. S2CID  9685420.
  25. ^ "Поглощение света для фотосинтеза" (графика со ссылками) . phy-astr.gus.edu . Georgia State University . Получено 1 мая 2018 г. Из этих графиков поглощения и выходного сигнала очевидно, что только красные и синие концы видимой части электромагнитного спектра используются растениями в фотосинтезе. Отражение и пропускание середины спектра придают листьям их зеленый визуальный цвет.
  26. ^ Guinan, Edward; Cuntz, Manfred (10 августа 2009 г.). «Неистовая юность солнечных доверенных лиц направляет развитие жизни». Международный астрономический союз . Получено 27 августа 2009 г.
  27. ^ "Gliese 581: одна планета действительно может быть обитаемой" (пресс-релиз). Астрономия и астрофизика. 13 декабря 2007 г. Получено 7 апреля 2008 г.
  28. ^ Персонал (20 сентября 2012 г.). «LHS 188 – Высокая звезда собственного движения». Centre de données astronomiques de Strasbourg (Страсбургский центр астрономических данных) . Проверено 20 сентября 2012 г.
  29. ^ ab Méndez, Abel (29 августа 2012 г.). "Горячая потенциально обитаемая экзопланета вокруг Gliese 163". Университет Пуэрто-Рико в Аресибо (Лаборатория планетарной обитаемости). Архивировано из оригинала 21 октября 2019 г. Получено 20 сентября 2012 г.
  30. ^ ab Redd, Nola Taylor (20 сентября 2012 г.). "Newfound Alien Planet a Top Contender to Host Life" (Новая инопланетная планета — главный претендент на существование жизни). Space.com . Получено 20 сентября 2012 г.
  31. ^ «Планеты могут сохранять тепло в холодной звездной системе». Redorbit. 19 июля 2013 г.
  32. ^ Shields, AL; Meadows, VS; Bitz, CM ; Pierrehumbert, RT; Joshi, MM; Robinson, TD (2013). «Влияние распределения спектральной энергии родительской звезды и обратной связи между альбедо и льдом на климат внесолнечных планет». Astrobiology . 13 (8): 715–39. arXiv : 1305.6926 . Bibcode :2013AsBio..13..715S. doi :10.1089/ast.2012.0961. PMC 3746291 . PMID  23855332. 
  33. ^ Центр, Фрэнк Таварес, NASA's Ames Research. «Около половины звезд, подобных Солнцу, могли бы иметь скалистые, потенциально пригодные для жизни планеты». Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы . Получено 14 декабря 2020 г.
  34. ^ Kasting, James F. ; Whitmore, Daniel P.; Reynolds, Ray T. (1993). "Habitable Zones Around Main Sequence Stars" (PDF) . Icarus . 101 (1): 108–128. Bibcode :1993Icar..101..108K. doi :10.1006/icar.1993.1010. PMID  11536936. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2009 г. . Получено 6 августа 2007 г. .
  35. ^ Уильямс, Даррен М.; Кастинг, Джеймс Ф.; Уэйд, Ричард А. (январь 1997 г.). «Обитаемые луны вокруг экзопланет-гигантов». Nature . 385 (6613): 234–236. Bibcode :1996DPS....28.1221W. doi :10.1038/385234a0. PMID  9000072. S2CID  4233894.
  36. ^ "The Little Ice Age". Department of Atmospheric Science . University of Washington . Архивировано из оригинала 9 февраля 2012 года . Получено 11 мая 2007 года .
  37. ^ "18 Scorpii". solstation.com . Sol Company . Получено 11 мая 2007 г. .
  38. ^ Сантос, Нуно К.; Исраэлян, Гарик; Мэр, Майкл (2003). «Подтверждение богатой металлами природы звезд с гигантскими планетами» (PDF) . Труды 12-го Кембриджского семинара по холодным звездам, звездным системам и Солнцу . Университет Колорадо . Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2012 г. . Получено 11 августа 2007 г. .
  39. ^ ab "Интервью с доктором Дарреном Уильямсом". Астробиология: Живая Вселенная . 2000. Архивировано из оригинала 28 августа 2007 года . Получено 5 августа 2007 года .
  40. ^ ab Саган, К.; Солпитер, Э. Э. (1976). «Частицы, среды и возможные экологии в атмосфере Юпитера». Серия приложений к астрофизическому журналу . 32 : 737. Bibcode : 1976ApJS...32..737S. doi : 10.1086/190414. hdl : 2060/19760019038 .
  41. ^ ab Darling, David . "Jupiter, life on". Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов. Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 года . Получено 6 августа 2007 года .
  42. ^ «Может ли существовать жизнь во внешней части Солнечной системы?». Проект «Математика тысячелетия», Видеоконференции для школ . Кембриджский университет . 2002. Получено 5 августа 2007 г.
  43. ^ ab Боруки, Уильям Дж.; Кох, Дэвид Г.; Басри, Гибор; Баталья, Натали; Браун, Тимоти М.; Брайсон, Стивен Т.; Колдуэлл, Дуглас; Кристенсен-Дальсгаард, Йорген; Кохран, Уильям Д.; Девор, Эдна; Данэм, Эдвард У.; Готье, Томас Н.; Гири, Джон К.; Джиллиленд, Рональд; Гулд, Алан; Хауэлл, Стив Б.; Дженкинс, Джон М.; Латам, Дэвид У.; Лиссауэр, Джек Дж.; Марси, Джеффри У.; Роу, Джейсон; Сасселов, Димитар; Босс, Алан; Шарбонно, Дэвид; Чиарди, Дэвид; Дойл, Лоранс; Дюпри, Андреа К.; Форд, Эрик Б.; Фортни, Джонатан; и др. (2011). «Характеристики планетарных кандидатов, наблюдавшихся Кеплером, II: Анализ данных за первые четыре месяца». The Astrophysical Journal . 736 (1): 19. arXiv : 1102.0541 . Bibcode :2011ApJ...736...19B. doi :10.1088/0004-637X/736/1/19. S2CID  15233153.
  44. ^ "NASA находит кандидатов на планеты размером с Землю в обитаемой зоне системы из шести планет". NASA . 2 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 29 апреля 2011 г. Получено 2 февраля 2011 г.
  45. ↑ Грант, Эндрю (8 марта 2011 г.). «Эксклюзив: «Самая похожая на Землю» экзопланета получает серьезное понижение в рейтинге — она непригодна для жизни». Журнал Discover . Архивировано из оригинала 15 марта 2014 г. Получено 9 марта 2011 г.
  46. ^ Боренштейн, Сет (19 февраля 2011 г.). «Космическая перепись обнаруживает множество планет в нашей галактике». Associated Press. Архивировано из оригинала 15 января 2024 г. Получено 14 января 2024 г.
  47. ↑ Кембриджский университет (25 августа 2021 г.). «Новый класс обитаемых экзопланет представляет собой большой шаг вперед в поисках жизни». Phys.org . Получено 25 августа 2021 г. .
  48. ↑ Сотрудники (27 августа 2021 г.). «Инопланетная жизнь может существовать на больших экзопланетах „Гайсе“». BBC News . Получено 27 августа 2021 г.
  49. ↑ Уорд, стр. 191–220.
  50. ^ "The Heat History of the Earth". Geolab . Университет Джеймса Мэдисона . Получено 11 мая 2007 г.
  51. ^ Raymond, Sean N.; Quinn, Thomas; Lunine, Jonathan I. (январь 2007 г.). «Высокоразрешающее моделирование окончательной сборки планет земного типа 2: поставка воды и обитаемость планет». Астробиология (Представленная рукопись). 7 (1): 66–84. arXiv : astro-ph/0510285 . Bibcode :2007AsBio...7...66R. doi :10.1089/ast.2006.06-0126. PMID  17407404. S2CID  10257401.
  52. ^ "Земля: пограничная планета для жизни?". Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . 2008. Получено 4 июня 2008 г.
  53. ^ "Титан, скорее всего, необитаемый, говорят астробиологи | Sci.News". Sci.News: Breaking Science News . 20 февраля 2024 г. Получено 19 апреля 2024 г.
  54. ^ Neish, Catherine; Malaska, Michael J.; Sotin, Christophe; Lopes, Rosaly MC ; Nixon, Conor A.; Affholder, Antonin; Chatain, Audrey; Cockell, Charles; Farnsworth, Kendra K.; Higgins, Peter M.; Miller, Kelly E.; Soderlund, Krista M. (1 февраля 2024 г.). «Органическое поступление в подповерхностный океан Титана через ударные кратеры». Astrobiology . 24 (2): 177–189. Bibcode : 2024AsBio..24..177N. doi : 10.1089/ast.2023.0055. ISSN  1531-1074. PMID  38306187.
  55. ^ "Рейтинг самых пригодных для жизни инопланетных миров". Наука и окружающая среда. BBC News. 23 ноября 2011 г. Получено 16 августа 2017 г.
  56. ^ Nave, CR "Магнитное поле Земли". HyperPhysics . Georgia State University . Получено 11 мая 2007 г.
  57. ^ Constantin W. Arnscheidt; Robin D. Wordsworth; Feng Ding (13 августа 2019 г.). «Эволюция атмосферы в водных мирах с низкой гравитацией». The Astrophysical Journal . 881 (1): 60. arXiv : 1906.10561 . Bibcode : 2019ApJ...881...60A. doi : 10.3847/1538-4357/ab2bf2 . S2CID  195584241.
  58. ↑ Уорд, стр. 122–123.
  59. ^ Бортман, Генри (22 июня 2005 г.). «Неуловимые Земли». Журнал Astrobiology. Архивировано из оригинала 19 июня 2021 г. Получено 8 июня 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  60. ^ "Planetary Tilt Not A Spoiler For Habitation" (пресс-релиз). Университет штата Пенсильвания . 25 августа 2003 г. Получено 11 мая 2007 г.
  61. ^ Ласкер, Дж.; Жутель, Ф.; Робутель, П. (июль 1993 г.). «Стабилизация наклона Земли Луной». Nature . 361 (6413): 615–617. Bibcode :1993Natur.361..615L. doi :10.1038/361615a0. S2CID  4233758.
  62. ^ Дормини, Брюс (29 апреля 2009 г.). «Без Луны была бы жизнь на Земле?». scientificamerican.com . Scientific American . Получено 1 мая 2018 г. На Европе должны быть большие приливы, поэтому это мое любимое место для микробной жизни», — говорит Макс Бернстайн, астрохимик и научный сотрудник программы в штаб-квартире NASA в Вашингтоне, округ Колумбия. «Многие считают Европу лучшим местом для поиска жизни в Солнечной системе.
  63. ^ Файл:Tidalwaves1.gif
  64. ^ Ву, Маркус. «Звездные столкновения могут способствовать обитаемости планет, предполагает исследование». Scientific American . Получено 9 декабря 2020 г.
  65. ^ Ниммо, Фрэнсис; Примак, Джоэл; Фабер, СМ; Рамирес-Руис, Энрико; Сафарзаде, Мохаммадтахер (10 ноября 2020 г.). «Радиогенное нагревание и его влияние на динамо-машины каменистых планет и обитаемость». The Astrophysical Journal . 903 (2): L37. arXiv : 2011.04791 . Bibcode :2020ApJ...903L..37N. doi : 10.3847/2041-8213/abc251 . ISSN  2041-8213. S2CID  226289878.
  66. ^ «Существование магнитного поля более 3,5 миллиардов лет назад все еще остается предметом споров». phys.org . Получено 28 декабря 2020 г. .
  67. ^ «Органическая молекула, подобная аминокислоте, обнаружена в созвездии Стрельца». ScienceDaily. 2008. Получено 20 декабря 2008 г.
  68. ^ Дарлинг, Дэвид . «Элементы, биологическое изобилие». Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Получено 11 мая 2007 г.
  69. ^ «Как химия и океаны создали это?». Проект «Электронная Вселенная» . Университет Орегона . Получено 11 мая 2007 г.
  70. ^ «Как Земля стала такой?». Проект «Электронная Вселенная » . Университет Орегона . Получено 11 мая 2007 г.
  71. ^ "Понять эволюционные механизмы и экологические ограничения жизни". Астробиология: Дорожная карта . НАСА . Сентябрь 2003 г. Архивировано из оригинала 26 января 2011 г. Получено 6 августа 2007 г.
  72. ^ Харт, Стивен (17 июня 2003 г.). «Пещерные жители: инопланетяне могут скрываться в темных местах». Space.com . Архивировано из оригинала 20 июня 2003 г. Получено 6 августа 2007 г.
  73. ^ Линдсей, Дж.; Бразье, М. (2006). «Ударные кратеры как биосферные микросреды, структура Лон-Хилл, Северная Австралия». Астробиология . 6 (2): 348–363. Bibcode : 2006AsBio...6..348L. doi : 10.1089/ast.2006.6.348. PMID  16689651. S2CID  20466013.
  74. ^ Маккей, Кристофер (июнь 2002 г.). «Слишком сухо для жизни: пустыня Атакама и Марс» (PDF) . Исследовательский центр Эймса . NASA . Архивировано из оригинала (PDF) 26 августа 2009 г. . Получено 26 августа 2009 г. .
  75. ^ Наварро-Гонсалес, Рафаэль; Маккей, Кристофер П. (7 ноября 2003 г.). «Марсоподобные почвы в пустыне Атакама, Чили, и сухой предел микробной жизни». Science . 302 (5647): 1018–1021. Bibcode :2003Sci...302.1018N. doi :10.1126/science.1089143. JSTOR  3835659. PMID  14605363. S2CID  18220447.
  76. ^ Schuerger, Andrew C.; Golden, DC; Ming, Doug W. (ноябрь 2012 г.). «Биотоксичность почв Марса: 1. Сухое осаждение аналоговых почв на микробные колонии и выживание в марсианских условиях». Planetary and Space Science . 72 (1): 91–101. Bibcode :2012P&SS...72...91S. doi :10.1016/j.pss.2012.07.026.
  77. ^ ab Beaty, David W.; et al. (14 июля 2006 г.), Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG) (ред.), "Findings of the Mars Special Regions Science Analysis Group" (PDF) , Astrobiology , 6 (5): 677–732, Bibcode : 2006AsBio...6..677M, doi : 10.1089/ast.2006.6.677, PMID  17067257 , получено 6 июня 2013 г.
  78. ^ "PHL's Exoplanets Catalog - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo". Архивировано из оригинала 21 мая 2019 года . Получено 1 декабря 2022 года .
  79. ^ "Существует ли жизнь за пределами Солнечной системы? | Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт". www.cfa.harvard.edu . Получено 19 апреля 2024 г. .
  80. ↑ Биллингс, Ли (1 июня 2023 г.). «Мы живем в самом редком типе планетной системы». Scientific American . Получено 19 апреля 2024 г.
  81. ^ "Обитаемая экзопланетная обсерватория (HabEx)". www.jpl.nasa.gov . Получено 31 марта 2020 г. .
  82. ^ Центр, Фрэнк Таварес, NASA's Ames Research. «Около половины звезд, подобных Солнцу, могли бы иметь скалистые, потенциально пригодные для жизни планеты». Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы . Получено 19 ноября 2020 г.
  83. ^ "Большинство звезд Млечного Пути — одиночки" (пресс-релиз). Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . 30 января 2006 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2007 г. Получено 5 июня 2007 г.
  84. ^ "Звезды и обитаемые планеты". solstation.com . Sol Company. Архивировано из оригинала 28 июня 2011 г. Получено 5 июня 2007 г.
  85. ^ Boss, Alan (январь 2006). "Planetary Systems can from around Binary Stars" (пресс-релиз). Carnegie Institution . Архивировано из оригинала 15 мая 2011 года . Получено 5 июня 2007 года .
  86. ^ Вигерт, Пол А.; Холман, Мэтт Дж. (апрель 1997 г.). «Устойчивость планет в системе Альфа Центавра». The Astronomical Journal . 113 (4): 1445–1450. arXiv : astro-ph/9609106 . Bibcode : 1997AJ....113.1445W. doi : 10.1086/118360. S2CID  18969130.
  87. ^ "Обитаемая экзопланетная обсерватория (HabEx)". www.jpl.nasa.gov . Получено 31 марта 2020 г. .
  88. ^ "Обитаемые зоны звезд". Специализированный центр исследований и обучения экзобиологии НАСА . Университет Южной Калифорнии , Сан-Диего. Архивировано из оригинала 21 ноября 2000 года . Получено 11 мая 2007 года .
  89. ^ Джоши, ММ; Хаберле, РМ; Рейнольдс, РТ (октябрь 1997 г.). «Моделирование атмосфер синхронно вращающихся планет земного типа, вращающихся вокруг карликов класса М: условия коллапса атмосферы и их последствия для обитаемости» (PDF) . Icarus . 129 (2): 450–465. Bibcode :1997Icar..129..450J. doi :10.1006/icar.1997.5793. Архивировано из оригинала (PDF) 14 августа 2011 г. . Получено 4 апреля 2011 г. .
  90. ^ Хит, Мартин Дж.; Дойл, Лоренс Р.; Джоши, Манодж М.; Хаберле, Роберт М. (1999). "Обитаемость планет вокруг красных карликовых звезд" (PDF) . Происхождение жизни и эволюция биосферы . 29 (4): 405–424. Bibcode :1999OLEB...29..405H. doi :10.1023/A:1006596718708. PMID  10472629. S2CID  12329736 . Получено 11 августа 2007 г. .
  91. ^ Кросвелл, Кен (27 января 2001 г.). «Красный, желающий и способный» (www.kencroswell.com/reddwarflife.html Полная перепечатка). New Scientist . Получено 5 августа 2007 г.
  92. ^ Кейн, Фрейзер; Гей, Памела (2007). "AstronomyCast эпизод 40: Встреча Американского астрономического общества, май 2007 г.". Universe Today . Получено 17 июня 2007 г.
  93. ^ Кросвелл, Кен (ноябрь 2005 г.). «Вспышка звезды Барнарда». Журнал Astronomy . Kalmbach Publishing Co. Получено 10 августа 2006 г.
  94. ↑ Хайнс, Сандра (13 января 2003 г.). «Конец света уже начался, говорят ученые Вашингтонского университета» (пресс-релиз). Вашингтонский университет . Получено 5 июня 2007 г.
  95. ^ Ли, Кинг-Фай; Пахлеван, Кавех; Киршвинк, Джозеф Л.; Юнг, Юк Л. (2009). «Атмосферное давление как естественный регулятор климата для планеты земного типа с биосферой» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 106 (24): 9576–9579. Bibcode :2009PNAS..106.9576L. doi : 10.1073/pnas.0809436106 . PMC 2701016 . PMID  19487662 . Получено 19 июля 2009 г. . 
  96. ^ "M Dwarfs: The Search for Life is On, Interview with Todd Henry". Журнал Astrobiology. 29 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Получено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  97. ↑ Кейн, Фрейзер (4 февраля 2009 г.). «Красные карликовые звезды». Вселенная сегодня.
  98. ^ Каши, Амит; Сокер, Ноам (2011). «Исход протопланетного диска очень массивных звезд, январь 2011 г.». Новая астрономия . 16 (1): 27–32. arXiv : 1002.4693 . Bibcode : 2011NewA...16...27K. CiteSeerX 10.1.1.770.1250 . doi : 10.1016/j.newast.2010.06.003. S2CID  119255193. 
  99. ^ Звездная масса#Возраст
  100. ^ Forget, François (июль 2013 г.). «О вероятности обитаемых планет». International Journal of Astrobiology . 12 (3): 177–185. arXiv : 1212.0113 . Bibcode : 2013IJAsB..12..177F. doi : 10.1017/S1473550413000128. S2CID  118534798.
  101. ^ Маллен, Лесли (18 мая 2001 г.). «Галактические обитаемые зоны». Журнал Astrobiology. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Получено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  102. ↑ Уорд, стр. 26–29.
  103. ^ Дормини, Брюс (июль 2005 г.). «Темная угроза». Астрономия . 33 (7): 40–45. Bibcode : 2005Ast....33g..40D.
  104. ↑ Алан Бойл (22 ноября 2011 г.). «Какие инопланетные миры наиболее пригодны для жизни?». NBC News . Получено 20 марта 2015 г.
  105. ^ Дирк Шульце-Макух и др. (декабрь 2011 г.). «Двухуровневый подход к оценке обитаемости экзопланет». Астробиология . 11 (10): 1041–1052. Bibcode : 2011AsBio..11.1041S. doi : 10.1089/ast.2010.0592. PMID  22017274.
  106. ^ Дрейк, Фрэнк (1973). «Жизнь на нейтронной звезде». Астрономия . 1 (5): 5.
  107. ^ Дарлинг, Дэвид . «Нейтронная звезда, жизнь продолжается». Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Получено 5 сентября 2009 г.
  108. ^ Бортман, Генри (29 сентября 2004 г.). «Скоро: «Хорошие» Юпитеры». Журнал Astrobiology. Архивировано из оригинала 8 февраля 2012 г. Получено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  109. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Барри (декабрь 2010 г.). «Юпитер – друг или враг? Ответ». Астрономия и геофизика . 51 (6): 16–22. Bibcode :2010A&G....51f..16H. doi : 10.1111/j.1468-4004.2010.51616.x .
  110. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б. В. (октябрь 2008 г.). «Юпитер – друг или враг? I: Астероиды». Международный журнал астробиологии . 7 (3–4): 251–261. arXiv : 0806.2795 . Bibcode : 2008IJAsB...7..251H. doi : 10.1017/S1473550408004187. S2CID  8870726.
  111. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б. В. (апрель 2009 г.). «Юпитер – друг или враг? II: кентавры». Международный журнал астробиологии . 8 (2): 75–80. arXiv : 0903.3305 . Bibcode : 2009IJAsB...8...75H. doi : 10.1017/S1473550408004357. S2CID  8032181.
  112. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б. В.; Чемберс, Дж. (январь 2010 г.). «Юпитер – друг или враг? III: кометы облака Оорта». Международный журнал астробиологии . 9 (1): 1–10. arXiv : 0911.4381 . Bibcode :2010IJAsB...9....1H. doi :10.1017/S1473550409990346. S2CID  1103987.
  113. ^ Батыгин, Константин; Лафлин, Грег (7 апреля 2015 г.). «Решающая роль Юпитера в ранней эволюции внутренней Солнечной системы». Труды Национальной академии наук . 112 (14): 4214–4217. arXiv : 1503.06945 . Bibcode : 2015PNAS..112.4214B. doi : 10.1073/pnas.1423252112 . ISSN  0027-8424. PMC 4394287. PMID 25831540  . 
  114. ^ Naoz, Smadar (7 апреля 2015 г.). «Роль Юпитера в формировании ранней Солнечной системы». Труды Национальной академии наук . 112 (14): 4189–4190. Bibcode : 2015PNAS..112.4189N. doi : 10.1073/pnas.1503865112 . ISSN  0027-8424. PMC 4394300. PMID 25825762  . 
  115. ^ Лунин, Джонатан И. (30 января 2001 г.). «Возникновение планет-гигантов и обитаемость планетных систем». Труды Национальной академии наук . 98 (3): 809–814. Bibcode : 2001PNAS...98..809L. doi : 10.1073 /pnas.98.3.809 . PMC 14664. PMID  11158551. 
  116. ^ Портер, Саймон Б.; Гранди, Уильям М. (июль 2011 г.), «Эволюция потенциально обитаемых экзоспутников после захвата», The Astrophysical Journal Letters , 736 (1): L14, arXiv : 1106.2800 , Bibcode : 2011ApJ...736L..14P, doi : 10.1088/2041-8205/736/1/L14, S2CID  118574839
  117. ^ "Гипотеза живых миров". Журнал Astrobiology. 22 сентября 2005 г. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Получено 6 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  118. ^ «Случай сыграл важную роль в сохранении пригодности Земли для жизни». phys.org . Получено 17 января 2021 г. .
  119. ^ Тиррелл, Тоби (11 декабря 2020 г.). «Случай сыграл свою роль в определении того, оставалась ли Земля пригодной для жизни». Communications Earth & Environment . 1 (1): 61. Bibcode : 2020ComEE...1...61T. doi : 10.1038/s43247-020-00057-8 . ISSN  2662-4435. S2CID  228086341. Доступно по лицензии CC BY 4.0.
  120. ^ Тиррелл, Тоби (19 января 2021 г.). «Земля оставалась пригодной для жизни миллиарды лет — насколько же нам повезло?». The Conversation . Получено 30 января 2021 г.

Библиография

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 32 минуты )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 22 января 2006 года и не отражает последующие правки. ( 2006-01-22 )
( Аудиопомощь  · Больше устных статей )
  1. ^ Смит, Иветт (26 января 2021 г.). «В поисках новой Земли». NASA . Получено 13 апреля 2023 г.