stringtranslate.com

Планетарная обитаемость

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

Обитаемость планеты – это мера способности планеты или естественного спутника создавать 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] Чтобы считаться обитаемой, окружающая среда не обязательно должна содержать жизнь, а обитаемые зоны (HZ) 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, благодаря которым на Земле появились сложные многоклеточные организмы, 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 обитаемости планеты подразумевает, что многие другие геофизические , геохимические и астрофизические критерии должны быть выполнены, 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. Важными звездными характеристиками являются масса и светимость , стабильная переменность и высокая металличность . Скалистые, влажные планеты земного типа и спутники с потенциалом для химического состава, подобного Земле , являются основным направлением астробиологических исследований, хотя более умозрительные теории обитаемости иногда исследуют альтернативную биохимию и другие типы астрономических тел .

Идея о том, что на планетах за пределами Земли может существовать жизнь, является древней, хотя исторически она была сформулирована как философией , так и физической наукой . [a] В конце 20-го века произошло два прорыва в этой области. Наблюдение и исследование с помощью роботизированных космических аппаратов других планет и спутников Солнечной системы предоставили важную информацию для определения 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 в дальнейшем, предоставило дополнительную информацию для изучения возможной внеземной жизни. Эти результаты подтверждают, что Солнце не является уникальным среди звезд , в которых расположены планеты, и расширяют горизонт исследований обитаемости за пределами Солнечной системы.

История

Сравнение обитаемости Земли

Хотя Земля является единственным местом во Вселенной, где, как известно, обитает жизнь, [10] [11] проведены оценки обитаемых зон вокруг других звезд, [12] [13] наряду с открытием тысяч экзопланет и новым пониманием экстремальных мест обитания на планете. Земля, где живут организмы, известные как экстремофилы , позволяет предположить, что во Вселенной может быть гораздо больше обитаемых мест, чем считалось возможным до недавнего времени. [14] 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, основываясь на данных космической миссии Кеплер , что может существовать до 40 миллиардов планет земного размера, вращающихся по орбитам в обитаемых зонах солнцеподобных звезд и красных карликов в пределах Млечного Пути . [15] [16] 11 миллиардов из этих предполагаемых планет могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу. [17] По мнению ученых, ближайшая такая планета может находиться на расстоянии 12 световых лет от нас. [15] [16] По состоянию на июнь 2021 года было обнаружено в общей сложности 59 потенциально обитаемых экзопланет. [18]

В августе 2021 года было сообщено о новом классе обитаемых планет, названных планетами-океанами , который включает в себя «горячие, покрытые океаном планеты с богатой водородом атмосферой». [19] Планеты Хайса 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. [20]

Подходящие звездные системы

Понимание обитаемости планет начинается с родительской звезды . [21] Классическая обитаемая зона (HZ) определяется только для поверхностных условий; но метаболизм, не зависящий от звездного света, все еще может существовать за пределами ГЦ, процветая внутри планеты, где доступна жидкая вода. [21]

Под эгидой проекта SETI «Феникс» ученые Маргарет Тернбулл и Джилл Тартер в 2002 году разработали « HabCat » (или Каталог обитаемых звездных систем). Каталог был сформирован путем отсеивания почти 120 000 звезд из более крупного Каталога Hipparcos в ядро. Группа из 17 000 потенциально обитаемых звезд, а использованные критерии отбора обеспечивают хорошую отправную точку для понимания того, какие астрофизические факторы необходимы для существования обитаемых планет. [22] Согласно исследованию, опубликованному в августе 2015 года, очень большие галактики могут быть более благоприятными для формирования и развития обитаемых планет, чем галактики меньшего размера, такие как галактика Млечный Путь . [23]

Однако то, что делает планету пригодной для жизни, — это гораздо более сложный вопрос, чем расположение планеты на правильном расстоянии от своей звезды, чтобы вода могла быть жидкой на ее поверхности: различные геофизические и геодинамические аспекты, радиация и плазма родительской звезды. Окружающая среда может влиять на эволюцию планет и жизни, если она зародилась. [21] Жидкая вода является необходимым [24] , но недостаточным условием для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку обитаемость является функцией множества параметров окружающей среды. [2]

Спектральный класс

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

Звезды K-типа могут поддерживать жизнь гораздо дольше, чем Солнце . [28]

Являются ли более слабые звезды красных карликов поздних классов K и M подходящими хозяевами для обитаемых планет, это, пожалуй, самый важный открытый вопрос во всей области обитаемости планет, учитывая их распространенность ( обитаемость систем красных карликов ). Gliese 581 c , « суперЗемля », была обнаружена на орбите « обитаемой зоны » (HZ) красного карлика и может содержать жидкую воду. Однако также возможно, что парниковый эффект может сделать его слишком жарким для поддержания жизни, в то время как его сосед, Gliese 581 d , может быть более вероятным кандидатом на обитаемость. [29] В сентябре 2010 года было объявлено об открытии еще одной планеты, Gliese 581 g , находящейся на орбите между этими двумя планетами. Однако отзывы об открытии поставили существование этой планеты под сомнение, и она занесена в список «неподтвержденных». В сентябре 2012 г. было объявлено об открытии двух планет, вращающихся вокруг Глизе 163 [30] . [31] [32] Одна из планет, Глизе 163 c , примерно в 6,9 раз тяжелее Земли и несколько горячее, считалась находящейся в обитаемой зоне. [31] [32]

Недавнее исследование предполагает, что более холодные звезды, которые излучают больше света в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазоне, на самом деле могут содержать более теплые планеты с меньшим количеством льда и вероятностью состояния снежного кома. Эти длины волн поглощаются льдом и парниковыми газами их планет и остаются теплее. [33] [34]

Исследование 2020 года показало, что около половины звезд, подобных Солнцу, могут содержать каменистые, потенциально обитаемые планеты. В частности, они подсчитали, что в среднем ближайшая планета обитаемой зоны вокруг звезд G и K-типа находится на расстоянии около 6 парсеков, а вокруг звезд G и K-типа находится около 4 каменистых планет в пределах 10 парсеков (32,6 световых лет). солнца. [35]

Стабильная обитаемая зона

Обитаемая зона (HZ) — это область пространства в форме раковины , окружающая звезду, в которой планета может поддерживать жидкую воду на своей поверхности. [21] Эта концепция была впервые предложена астрофизиком Су-Шу Хуангом в 1959 году на основе климатических ограничений, налагаемых родительской звездой. [21] После источника энергии жидкая вода широко считается наиболее важным компонентом жизни, учитывая, насколько она неотъемлема для всех жизненных систем на Земле. Однако если жизнь будет обнаружена в отсутствие воды, определение ГЦ, возможно, придется значительно расширить.

Внутренний край ГП — это расстояние, на котором безудержный 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, на котором максимальный парниковый эффект не может удержать поверхность планеты выше точки замерзания, а CO
2конденсат. [21] [3]

«Стабильная» ГЦ подразумевает два фактора. Во-первых, диапазон ГЦ не должен сильно меняться со временем. Светимость всех звезд увеличивается с возрастом, и данная ГП, таким образом, мигрирует наружу, но если это происходит слишком быстро (например, со сверхмассивной звездой), у планет может быть только короткое окно внутри ГП и, соответственно, меньшая вероятность развивающаяся жизнь. Вычисление диапазона HZ и его долгосрочного движения никогда не бывает простым, поскольку петли отрицательной обратной связи , такие как цикл CNO , будут иметь тенденцию компенсировать увеличение яркости. Таким образом, предположения, сделанные об атмосферных условиях и геологии, оказывают такое же большое влияние на предполагаемый диапазон HZ, как и эволюция звезд: предполагаемые параметры HZ Солнца, например, сильно колебались. [36]

Во-вторых, ни одно тело большой массы, такое как газовый гигант, не должно находиться в ГП или относительно близко к ней, что нарушает формирование тел размером с Землю. Например, вещество в поясе астероидов, по-видимому, не смогло объединиться в планету из-за орбитального резонанса с Юпитером; если бы гигант появился в регионе, который сейчас находится между орбитами Венеры и Марса , Земля почти наверняка не развивалась бы в своем нынешнем виде. Однако у газового гиганта внутри HZ при подходящих условиях могут быть обитаемые спутники . [37]

Низкая звездная вариация

Изменения светимости свойственны всем звездам, но выраженность таких колебаний охватывает широкий диапазон. Большинство звезд относительно стабильны, но значительное меньшинство переменных звезд часто претерпевает внезапное и интенсивное увеличение светимости и, следовательно, количества энергии, излучаемой в сторону тел на орбите. Эти звезды считаются плохими кандидатами на роль планет, на которых есть жизнь, поскольку их непредсказуемость и изменения выходной энергии могут отрицательно повлиять на организмы : живые существа, адаптированные к определенному температурному диапазону, не смогут пережить слишком большие колебания температуры. Кроме того, скачки светимости обычно сопровождаются огромными дозами гамма- и рентгеновского излучения, которые могут оказаться смертельными. Атмосфера действительно смягчает такие эффекты, но ее атмосфера может не удерживаться планетами, вращающимися вокруг переменных, потому что высокочастотная энергия, воздействующая на эти планеты, будет постоянно лишать их защитного покрытия.

Солнце в этом отношении, как и во многих других, относительно благоприятно: разница между его максимальным и минимальным выходом энергии составляет примерно 0,1% в течение его 11-летнего солнечного цикла . Существуют убедительные (хотя и не бесспорные) доказательства того, что даже незначительные изменения светимости Солнца оказали существенное влияние на климат Земли уже в историческую эпоху: например, Малый ледниковый период в середине второго тысячелетия мог быть вызван относительно долгосрочное снижение светимости Солнца. [38] Таким образом, звезда не обязательно должна быть истинной переменной, чтобы различия в светимости влияли на обитаемость. Из известных солнечных аналогов тот, который очень похож на Солнце, считается 18 Скорпионов ; к несчастью для перспектив существования жизни в его близости, единственная существенная разница между этими двумя телами — это амплитуда солнечного цикла, которая, по-видимому, намного больше для 18 Скорпионов. [39]

Высокая металличность

Хотя основную часть материала любой звезды составляют водород и гелий , количество более тяжелых элементов ( металлов ) существенно варьируется . Высокая доля металлов в звезде коррелирует с количеством тяжелого материала, изначально доступного в протопланетном диске . Меньшее количество металла делает образование планет гораздо менее вероятным, согласно теории формирования планетных систем солнечной туманности . Любые планеты, сформировавшиеся вокруг звезды с низким содержанием металлов, вероятно, будут иметь низкую массу и, следовательно, неблагоприятны для жизни. Спектроскопические исследования систем, в которых на сегодняшний день обнаружены экзопланеты , подтверждают связь между высоким содержанием металлов и образованием планет: «Звезды с планетами или, по крайней мере, с планетами, подобными тем, которые мы находим сегодня, явно более богаты металлами, чем звезды без планетарных планет». товарищи». [40] Эта взаимосвязь между высокой металличностью и образованием планет также означает, что обитаемые системы с большей вероятностью можно найти вокруг звезд более молодых поколений, поскольку звезды, образовавшиеся на ранних этапах истории Вселенной, имеют низкое содержание металлов.

Планетарные характеристики

Спутники некоторых газовых гигантов потенциально могут быть обитаемы. [41]

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 образованию, которые могут включать производство органических молекул в молекулярных облаках и протопланетных дисках , доставку материалов во время и после планетарной аккреции , а также орбитальное положение. в планетной системе. [2] Основное предположение относительно обитаемых планет состоит в том, что они относятся к земной группе . Такие планеты, масса которых примерно равна одному порядку массы Земли , в основном состоят из силикатных пород и не имеют газовых внешних слоев водорода и гелия , обнаруженных на газовых гигантах . Возможность того, что жизнь могла развиваться в вершинах облаков планет-гигантов, окончательно не исключена, [c] хотя она считается маловероятной, поскольку у них нет поверхности, а их гравитация огромна. [44] Между тем, естественные спутники планет-гигантов остаются действительными кандидатами на наличие жизни . [41]

В феврале 2011 года команда космической обсерватории «Кеплер» опубликовала список из 1235 кандидатов на внесолнечные планеты , в том числе 54, которые могут находиться в обитаемой зоне. [45] [46] Шесть кандидатов в этой зоне в два раза меньше Земли. [45] Более недавнее исследование показало, что один из этих кандидатов (KOI 326.01) намного крупнее и горячее, чем сообщалось первоначально. [47] Основываясь на полученных результатах, команда Кеплера подсчитала, что в Млечном Пути существует «по крайней мере 50 миллиардов планет», из которых «по крайней мере 500 миллионов» находятся в обитаемой зоне. [48]

При анализе того, какие среды могут поддерживать жизнь, обычно проводят различие между простыми одноклеточными организмами, такими как бактерии и археи , и сложными многоклеточными животными (животными). Одноклеточность обязательно предшествует многоклеточности в любом гипотетическом древе жизни, и там, где одноклеточные организмы действительно появляются, нет никакой гарантии, что затем разовьется большая сложность. [d] Перечисленные ниже планетарные характеристики считаются решающими для жизни в целом, но в любом случае многоклеточные организмы более разборчивы, чем одноклеточная жизнь.

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 — плохие кандидаты на жизнь по двум причинам. Во-первых, их меньшая гравитация затрудняет удержание атмосферы . Составляющие молекулы с большей вероятностью достигнут улетальной скорости и исчезнут в космосе, когда их ударяет солнечный ветер или они перемешиваются при столкновении. Планеты без плотной атмосферы лишены вещества, необходимого для первичной биохимии , имеют слабую изоляцию и плохую теплопередачу по поверхности (например, Марс с его тонкой атмосферой холоднее, чем была бы Земля, если бы она находилась на таком же расстоянии от Земли). Солнца) и обеспечивают меньшую защиту от метеоритов и высокочастотного излучения . Кроме того, там, где плотность атмосферы менее 0,006 земной атмосферы, 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, пониженное давление уменьшает диапазон температур, при которых вода является жидкой.

Во-вторых, меньшие планеты имеют меньший диаметр и, следовательно, более высокое соотношение поверхности к объему, чем их более крупные собратья. Такие тела имеют тенденцию быстро терять энергию, оставшуюся от их образования, и в конечном итоге становятся геологически мертвыми, лишенными вулканов , землетрясений и тектонической активности , которые снабжают поверхность поддерживающим жизнь материалом, а атмосферу - регуляторами температуры, такими как углекислый газ . Тектоника плит кажется особенно важной, по крайней мере на Земле: этот процесс не только перерабатывает важные химические вещества и минералы, но и способствует биологическому разнообразию за счет создания континентов и увеличения сложности окружающей среды, а также помогает создавать конвективные ячейки, необходимые для генерации магнитного поля Земли . [49]

«Малая масса» отчасти является относительным ярлыком: Земля имеет небольшую массу по сравнению с газовыми гигантами Солнечной системы , но она является самым большим по диаметру и массе и самым плотным из всех земных тел. [д] Оно достаточно велико, чтобы удерживать атмосферу только за счет гравитации, и достаточно велико, чтобы его расплавленное ядро ​​оставалось тепловым двигателем, приводящим в движение разнообразную геологию поверхности (распад радиоактивных элементов внутри ядра планеты является другим важным компонентом планетарного обогрев). 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 обитаемости находится где-то между массой Марса и массой Земли или Венеры: 0,3 массы Земли было предложено в качестве грубой разделительной линии для обитаемых планет. [51] Однако исследование Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, проведенное в 2008 году, предполагает, что разделительная линия может быть выше. На самом деле Земля 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 никаких признаков тектонической активности. И наоборот, « суперземли », планеты земной группы с большей массой, чем Земля, будут иметь более высокий уровень тектоники плит и, таким образом, будут прочно помещены в обитаемый диапазон. [52]

Исключительные обстоятельства действительно открывают исключительные случаи: спутник Юпитера Ио ( который меньше любой из планет земной группы) является вулканически динамичным из-за гравитационных напряжений, вызываемых его орбитой, а у его соседки Европы может быть жидкий океан или ледяная слякоть под поверхностью. замороженная оболочка также обусловлена ​​энергией, вырабатываемой на орбите газового гиганта.

Между тем, у Титана Сатурна есть внешний шанс на существование жизни, поскольку он сохранил плотную атмосферу и имеет на своей поверхности моря жидкого метана . В этих морях возможны органо-химические реакции, требующие лишь минимума энергии, но может ли какая-либо живая система основываться на таких минимальных реакциях, неясно и кажется маловероятным. [ нужна цитата ] Эти спутники являются исключениями, но они доказывают, что масса, как критерий обитаемости, не обязательно может считаться окончательным на данном этапе нашего понимания. [53]

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 предполагает, что обитаемая зона для таких массивных планет должна находиться дальше от центральной звезды.

Наконец, более крупная планета, вероятно, будет иметь большое железное ядро. Это позволяет магнитному полю защищать планету от звездного ветра и космического излучения , которое в противном случае имело бы тенденцию разрушать планетарную атмосферу и бомбардировать живые существа ионизированными частицами . Масса — не единственный критерий создания магнитного поля (поскольку планета также должна вращаться достаточно быстро, чтобы вызвать эффект динамо внутри своего ядра [54] ), но она является важным компонентом процесса.

Масса потенциально обитаемой экзопланеты составляет от 0,1 до 5,0 массы Земли. [18] Однако обитаемый мир может иметь массу всего 0,0268 массы Земли. [55] Радиус потенциально обитаемой экзопланеты будет находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 радиуса Земли. [18]

Орбита и вращение

Как и в случае с другими критериями, стабильность является решающим фактором при оценке влияния орбитальных и вращательных характеристик на обитаемость планет. Эксцентриситет орбиты — это разница между самым дальним и ближайшим приближением планеты к родительской звезде, деленная на сумму указанных расстояний. Это соотношение, описывающее форму эллиптической орбиты. Чем больше эксцентриситет, тем сильнее колебания температуры на поверхности планеты. Несмотря на свою адаптивность, живые организмы могут выдерживать лишь ограниченные изменения, особенно если колебания перекрывают как точку замерзания , так и температуру кипения основного биотического растворителя планеты (например, воды на Земле). Если, например, океаны Земли поочередно кипели и замерзали, трудно представить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, эволюционировавшей. Чем сложнее организм, тем больше температурная чувствительность. [56] Орбита Земли почти идеально круглая, с эксцентриситетом менее 0,02; другие планеты Солнечной системы (за исключением Меркурия ) имеют столь же благоприятные эксцентриситеты.

На обитаемость также влияет архитектура планетной системы вокруг звезды. Эволюция и стабильность этих систем определяются гравитационной динамикой, которая управляет орбитальной эволюцией планет земной группы. Данные, собранные об эксцентриситете орбит внесолнечных планет, удивили большинство исследователей: 90% из них имеют эксцентриситет орбит больше, чем обнаруженный в Солнечной системе, а среднее значение составляет целых 0,25. [57] Это означает, что подавляющее большинство планет имеют сильно эксцентричные орбиты, и даже если их среднее расстояние от звезды считается находящимся в пределах ГЦ, они, тем не менее, будут проводить лишь небольшую часть своего времени в этой зоне. .

Чтобы жизнь имела возможность развиваться, движение планеты вокруг своей оси вращения также должно соответствовать определенным критериям. Первое предположение состоит в том, что на планете должны быть умеренные времена года . Если осевой наклон (или наклон) относительно перпендикуляра эклиптики небольшой или вообще отсутствует , времена года не будут и главный стимулятор биосферного динамизма исчезнет. Планета также будет холоднее, чем при значительном наклоне: когда наибольшая интенсивность радиации всегда находится в пределах нескольких градусов от экватора, теплая погода не может двигаться к полюсу, и в климате планеты начинают доминировать более холодные полярные погодные системы.

Если планета радикально наклонена, времена года будут экстремальными, и биосфере будет сложнее достичь гомеостаза . Осевой наклон Земли сейчас (в четвертичном периоде ) выше, чем в прошлом, что совпадает с уменьшением полярных льдов , более высокими температурами и меньшими сезонными колебаниями. Ученые не знают, будет ли эта тенденция продолжаться бесконечно при дальнейшем увеличении осевого наклона (см. Земля-снежок ).

Точные последствия этих изменений в настоящее время можно смоделировать 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, сезонно страдающие от самой высокой температуры». [58] Необходимо учитывать не только средний осевой наклон, но и его изменение во времени. Наклон Земли меняется от 21,5 до 24,5 градусов за 41 000 лет. Более резкое изменение или гораздо более короткая периодичность могли бы вызвать климатические эффекты, такие как изменения в суровости сезонов.

Другие орбитальные соображения включают в себя:

Луна Земли, по-видимому, играет решающую роль в смягчении климата Земли путем стабилизации наклона оси. Было высказано предположение, что хаотический наклон может стать «препятствием» с точки зрения обитаемости — то есть спутник размером с Луну не только полезен, но и необходим для обеспечения стабильности. [59] Эта позиция остается спорной. [ф]

В случае с Землей единственная Луна достаточно массивна и вращается по орбите так, что вносит значительный вклад в океанские приливы , что, в свою очередь, способствует динамическому взбалтыванию больших океанов с жидкой водой на Земле. Эти лунные силы не только помогают предотвратить застой океанов, но и играют решающую роль в динамичном климате Земли. [60] [61]

Геология

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

Концентрация радионуклидов в скалистых мантиях планет может иметь решающее значение для обитаемости планет земного типа. Такие планеты с более высоким содержанием, вероятно, не имеют постоянного динамо-машины в течение значительной части своей жизни, а планеты с более низкой концентрацией часто могут быть геологически инертными . Планетарные динамо-машины создают сильные магнитные поля , которые часто могут быть необходимы для развития или сохранения жизни, поскольку они защищают планеты от солнечных ветров и космического излучения . Спектры электромагнитного излучения звезд могут быть использованы для идентификации тех, на которых с большей вероятностью могут находиться обитаемые планеты, подобные Земле. Считается, что по состоянию на 2020 год радионуклиды образуются в результате редких звездных процессов, таких как слияние нейтронных звезд . [62] [63]

Дополнительные геологические характеристики могут быть важными или основными факторами обитаемости естественных небесных тел, в том числе те, которые могут формировать тепловое и магнитное поле тела. Некоторые из них неизвестны или недостаточно изучены и исследуются учеными-планетологами , геохимиками и другими. [64] [ необходимы дополнительные ссылки ]

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 важные для жизни: углерод , водород , кислород и азот , также являются наиболее распространенными химически активными элементами. во вселенной. Действительно, в метеоритах и ​​в межзвездной среде были обнаружены простые биогенные соединения, такие как очень простые аминокислоты , такие как глицин . [65] Эти четыре элемента вместе составляют более 96% коллективной биомассы Земли . Углерод обладает беспрецедентной способностью связываться сам с собой и образовывать огромное количество сложных и разнообразных структур, что делает его идеальным материалом для сложных механизмов, формирующих живые клетки . Водород и кислород в виде воды составляют растворитель, в котором происходят биологические процессы и в котором произошли первые реакции, приведшие к возникновению жизни . Энергия, выделяющаяся при образовании мощных ковалентных связей между углеродом и кислородом, получаемых 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 живых тканей. Кроме того, ни сера (необходимая для построения белков), ни фосфор (необходимый для образования ДНК , РНК и аденозинфосфатов, необходимых для метаболизма ) не являются редкостью.

Относительное изобилие в космосе не всегда отражает дифференцированное изобилие внутри планет; из четырех элементов жизни, например, только кислород присутствует в земной коре в любом количестве . [66] Частично это можно объяснить тем фактом, что многие из этих элементов, таких как водород и азот , а также их простейшие и наиболее распространенные соединения, такие как углекислый газ , окись углерода , метан , аммиак и вода, являются газообразными при теплые температуры. В жарком регионе вблизи Солнца эти летучие соединения не могли играть существенной роли в геологическом формировании планет. Вместо этого они оказались в виде газов под вновь образовавшимися корками, которые в основном состояли из каменистых, нелетучих соединений, таких как кремнезем (соединение кремния и кислорода, обеспечивающее относительное изобилие кислорода). Выделение летучих соединений через первые вулканы способствовало формированию атмосфер планет . Эксперимент Миллера -Юри показал, что с применением энергии простые неорганические соединения, подвергнутые воздействию первичной атмосферы, могут вступать в реакцию с синтезом аминокислот . [67]

Несмотря на это, вулканическое выделение газа не могло объяснить количество воды в океанах Земли. [68] Подавляющее большинство воды – и, возможно, углерода – необходимого для жизни, должно быть, пришло из внешней части Солнечной системы, вдали от солнечного тепла, где она могла оставаться в твердом состоянии. Кометы , столкнувшиеся с Землей в первые годы существования Солнечной системы, должны были отложить на ранней Земле огромное количество воды, а также других летучих соединений, необходимых для жизни, что дало толчок зарождению жизни .

Таким образом, хотя есть основания подозревать, что четыре «элемента жизни» должны быть легко доступны где-то еще, обитаемая система, вероятно, также требует наличия тел, находящихся на длительных орбитах, для засеивания внутренних планет. Без комет существует вероятность того, что жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не существовала бы на Земле.

Микроокружение 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 необходима лишь крошечная часть планеты, так называемый Край Златовласки или Большое Пребиотическое Пятно. Астробиологи часто интересуются «микросредой», отмечая, что «нам не хватает фундаментального понимания того, как эволюционные силы, такие как мутации , отбор и генетический дрейф , действуют в микроорганизмах, которые воздействуют на меняющуюся микросреду и реагируют на нее. " [69] Экстремофилы — это земные организмы, которые живут в нишевых средах в суровых условиях, которые обычно считаются враждебными для жизни. Обычно (хотя и не всегда) одноклеточные экстремофилы включают в себя остро алкалофильные и ацидофильные организмы, а также другие организмы, которые могут выдерживать температуру воды выше 100 ° C в гидротермальных источниках .

Открытие жизни в экстремальных условиях усложнило определение обитаемости, но также вызвало большое волнение среди исследователей, поскольку они значительно расширили 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. [70] Точно так же кратеристая местность может стать убежищем для примитивной жизни. Кратер Лоун-Хилл изучался как астробиологический аналог: исследователи предполагают, что быстрое заполнение осадками создало защищенную микросреду для микробных организмов; подобные условия могли иметь место на протяжении геологической истории Марса . [71]

Земная среда, которая не может поддерживать жизнь, по-прежнему поучительна для астробиологов при определении пределов того, что могут вынести организмы. Сердце пустыни Атакама , обычно считающееся самым засушливым местом на Земле, по-видимому, неспособно поддерживать жизнь, и по этой причине оно было предметом изучения НАСА и ЕКА : оно представляет собой аналог Марса, а градиенты влажности по его краям идеальны. для изучения границы между стерильностью и обитаемостью. [72] Атакама была объектом исследования в 2003 году, которое частично повторяло эксперименты высадки викингов на Марс в 1970-х годах; ДНК не удалось выделить из двух образцов почвы, а инкубационные эксперименты также дали отрицательные результаты по биосигнатурам . [73]

Экологические факторы

Два современных экологических подхода к прогнозированию потенциальной обитаемости 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 . [74] [75]

Классификационная терминология

Каталог обитаемых экзопланет [76] использует предполагаемый диапазон температуры 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: астероидная, меркурианская, субтерранская, терранская, супертерранская, нептунианская и юпитерианская.

Альтернативные звездные системы

При определении возможности внеземной жизни астрономы уже давно сосредоточили свое внимание на таких звездах, как Солнце. Однако, поскольку планетарные системы, напоминающие Солнечную систему, оказались редкими, они начали исследовать возможность формирования жизни в системах, очень непохожих на Солнечную. [ нужна цитата ]

Считается, что у звезд F , G , K и M -типов могут быть обитаемые экзопланеты. [77] Согласно исследованию с использованием данных космического телескопа НАСА «Кеплер» около половины звезд, близких по температуре к Солнцу, могут иметь каменистую планету, способную поддерживать жидкую воду на своей поверхности . [78]

Двоичные системы

Типичные оценки часто предполагают, что 50% или более всех звездных систем являются двойными . Частично это может быть ошибкой выборки, поскольку 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 тусклые звезды обычно одиночные, и поэтому до двух третей всех звездных систем являются одиночными. [79]

Расстояние между звездами в двойной системе может варьироваться от менее одной астрономической единицы (а.е., среднее расстояние Земля-Солнце) до нескольких сотен. В последних случаях гравитационное воздействие будет незначительным на планете, вращающейся вокруг подходящей звезды, и потенциал обитаемости не будет нарушен, если орбита не будет сильно эксцентричной (см. , например, Немезиду ). Однако там, где расстояние значительно меньше, устойчивая орбита может оказаться невозможной. Если расстояние планеты до ее главной звезды превышает примерно одну пятую максимального сближения другой звезды, стабильность орбиты не гарантируется. [80] Долгое время было неясно, могут ли планеты вообще образовываться в двойных системах, учитывая, что гравитационные силы могут мешать формированию планет. Теоретическая работа Алана Босса из Института Карнеги показала, что газовые гиганты могут формироваться вокруг звезд в двойных системах так же, как и вокруг одиночных звезд. [81]

Одно исследование Альфы Центавра , ближайшей к Солнцу звездной системы, показало, что двойные системы не следует сбрасывать со счетов при поиске обитаемых планет. Расстояние до Центавра A и B при максимальном сближении составляет 11 а.е. (в среднем 23 а.е.), и оба должны иметь стабильные обитаемые зоны. Исследование долгосрочной орбитальной стабильности смоделированных планет внутри системы показывает, что планеты в пределах примерно трех а.е. от каждой звезды могут оставаться довольно стабильными (т.е. большая полуось отклоняется менее чем на 5% в течение 32 000 бинарных периодов). Непрерывная обитаемая зона (CHZ на 4,5 миллиарда лет) для Центавра А по консервативным оценкам составляет от 1,2 до 1,3 а.е., а Центавра B - от 0,73 до 0,74, что в обоих случаях находится в пределах стабильной области. [82]

Системы красных карликов

Относительные размеры звезд и температура фотосферы . Любая планета вокруг красного карлика, такого как показанная здесь ( Gliese 229A ), должна была бы сжиматься близко, чтобы достичь температуры, подобной земной, что, вероятно, вызывало бы приливную блокировку. См. Аврелия . Фото: MPIA/В. Йоргенс.

Звезды М-типа также считались возможными хозяевами обитаемых экзопланет, даже со вспышками, такими как Проксима b. Определение обитаемости звезд красных карликов 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. [83]

Размер

Астрономы на протяжении многих лет исключали красные карлики как потенциальные места обитания 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 излучает Солнце, до всего лишь 0,01%). Любая планета, находящаяся на орбите вокруг красного карлика, должна была бы спрятаться очень близко к своей родительской звезде, чтобы достичь температуры поверхности, подобной земной; от 0,3 а.е. (прямо внутри орбиты Меркурия ) для такой звезды, как Лакайль 8760 , до всего лишь 0,032 а.е. для такой звезды, как Проксима Центавра [84] (в таком мире год длился бы всего 6,3 дня). На таких расстояниях гравитация звезды вызовет приливную блокировку. Одна сторона планеты всегда будет обращена к звезде, а другая всегда будет обращена от нее. Единственные способы, которыми потенциальная жизнь могла бы избежать ада или глубокой заморозки, - это если бы на планете была атмосфера, достаточно плотная, чтобы передавать тепло звезды с дневной стороны на ночную, или если бы в обитаемой зоне существовал газовый гигант. Зона с обитаемой луной , которая будет прикреплена к планете, а не к звезде, что позволит более равномерно распределить радиацию по планете. Долгое время предполагалось, что такая плотная атмосфера в первую очередь будет препятствовать попаданию солнечного света на поверхность, препятствуя фотосинтезу .

Представление художника о GJ 667 Cc , потенциально обитаемой планете, вращающейся вокруг красного карлика в тройной звездной системе.

Этот пессимизм был смягчен исследованиями. Исследования Роберта Хаберла и Маноджа Джоши из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии показали, что атмосфера планеты (при условии, что она включает в себя парниковые газы CO 2 и H 2 O ) должна иметь давление всего в 100 миллибар (0,10 атм), чтобы тепло звезды могло быть эффективно перенесен на ночную сторону. [85] Это вполне соответствует уровням, необходимым для фотосинтеза, хотя в некоторых моделях вода все равно останется замороженной на темной стороне. Мартин Хит из Гринвичского муниципального колледжа показал, что морская вода также могла бы эффективно циркулировать, не замерзая, если бы океанские бассейны были достаточно глубокими, чтобы обеспечить свободное течение под ледяной шапкой ночной стороны. Дальнейшие исследования, в том числе учет количества фотосинтетически активной радиации, показали, что приливно-зависимые планеты в системах красных карликов могут, по крайней мере, быть пригодными для обитания высших растений. [86]

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, поскольку она никогда не увидела бы Солнца. С дневной стороны, поскольку солнце не восходит и не заходит, области в тени гор останутся таковыми навсегда. Фотосинтез в нашем понимании осложняется тем, 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 красных карликов. Статичное положение основной звезды избавляет растения от необходимости направлять листья к солнцу, справляться с изменением структуры тени/солнца или переходить от фотосинтеза к накоплению энергии в ночное время. Из-за отсутствия цикла день-ночь, включая слабый утренний и вечерний свет, при данном уровне радиации будет доступно гораздо больше энергии.

Красные карлики гораздо более изменчивы и жестоки, чем их более стабильные и крупные собратья. Часто они покрыты звездными пятнами , которые могут затемнять излучаемый ими свет на 40% в течение нескольких месяцев, а иногда они испускают гигантские вспышки, которые могут удвоить свою яркость за считанные минуты. [87] Такое изменение было бы очень разрушительным для жизни, поскольку оно не только разрушило бы любые сложные органические молекулы, которые могли бы образовать биологические предшественники, но и потому, что оно сдуло бы значительные части атмосферы планеты.

Чтобы на планете вокруг красного карлика могла поддерживаться жизнь, ей потребуется быстро вращающееся магнитное поле, защищающее ее от вспышек. Планета, находящаяся в приливном состоянии, вращается очень медленно и поэтому не может создать геодинамо в своем ядре. По оценкам, период сильной вспышки в жизненном цикле красного карлика продлится примерно только первые 1,2 миллиарда лет его существования. Если планета образуется далеко от красного карлика, чтобы избежать приливной блокировки, а затем мигрирует в обитаемую зону звезды после этого турбулентного начального периода, вполне возможно, что у жизни появится шанс на развитие. [88] 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 считалось, что Звезда Барнарда малоактивна, но в 1998 году астрономы наблюдали интенсивную звездную вспышку , доказав, что это вспыхивающая звезда . [89]

Долговечность и повсеместное распространение

У красных карликов есть одно преимущество перед другими звездами как обителей жизни: гораздо большая продолжительность жизни. Прошло 4,5 миллиарда лет, прежде чем человечество появилось на Земле, а жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, будет иметь подходящие условия еще от 1 [90] до 2,3 [91] миллиарда лет . Красные карлики, напротив, могли бы жить триллионы лет, потому что их ядерные реакции гораздо медленнее, чем у более крупных звезд, а это означает, что жизни придется дольше развиваться и выживать.

Хотя вероятность найти планету в обитаемой зоне вокруг любого конкретного красного карлика невелика, общий объем обитаемой зоны вокруг всех красных карликов вместе взятых равен общему количеству вокруг звезд типа Солнца, учитывая их повсеместное распространение. [92] Более того, этот общий объём обитаемой зоны продлится дольше, потому что красные карлики живут на главной последовательности сотни миллиардов лет или даже дольше. [93] Однако, в сочетании с вышеупомянутыми недостатками, более вероятно, что красные карлики дольше останутся пригодными для обитания микробов, в то время как короткоживущие желтые карлики, такие как Солнце, останутся пригодными для жизни дольше для животных.

Звездные системы F-типа

Звездные системы G-типа

Звезды G-типа позволили бы разместить экзопланеты, наиболее похожие на Землю, то есть планеты земного типа . [94]

Звездные системы К-типа

Звезды K-типа обеспечат необходимые условия для появления сверхобитаемых экзопланет , которые могут быть более обитаемыми, чем Земля. [95]

Массивные звезды

Недавние исследования показывают, что очень большие звезды, массой более ~100 солнечных, могут иметь планетные системы, состоящие из сотен планет размером с Меркурий в пределах обитаемой зоны. В таких системах могут также присутствовать коричневые карлики и звезды малой массы (~0,1–0,3 массы Солнца). [96] Однако очень короткая продолжительность жизни звезд с массой более нескольких солнечных едва ли позволит планете остыть, не говоря уже о времени, необходимом для развития стабильной биосферы. Таким образом, массивные звезды исключаются как возможные места обитания жизни. [97]

Однако массивная звездная система могла бы стать прародительницей жизни и другим способом – взрывом сверхновой массивной звезды в центральной части системы. Эта сверхновая разнесет по всей своей окрестности более тяжелые элементы, созданные на этапе, когда массивная звезда покинула главную последовательность, и системы потенциальных звезд малой массы (которые все еще находятся на главной последовательности) внутри бывшей массивной последовательности. Звездная система может быть обогащена относительно большим запасом тяжелых элементов так близко к взрыву сверхновой. Однако это ничего не говорит о том, какие типы планет могут образоваться в результате материала сверхновой или каков будет их потенциал обитаемости.

Нейтронные звезды

Звезды пост-главной последовательности

Четыре класса обитаемых планет на основе воды

В обзоре факторов, важных для эволюции обитаемых планет размером с Землю, Ламмер и др. предложил классификацию четырех типов местообитаний, зависящих от воды: [21] [98]

Среда обитания класса I — это планетарные тела, на которых звездные и геофизические условия позволяют иметь на поверхности жидкую воду вместе с солнечным светом, что позволяет зародиться сложным многоклеточным организмам .

К средам обитания класса II относятся тела, которые изначально имеют условия, подобные 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 могут не развиваться.

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

Такую ситуацию можно ожидать на богатых водой планетах, расположенных слишком далеко от своей звезды, чтобы на поверхности была жидкая вода, 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 не доступен в качестве источника энергии, но и органический материал, приносимый метеоритами (считающийся необходимым для зарождения жизни в некоторых сценариях), не может легко достичь жидкой воды. Если планета может содержать жизнь только под своей поверхностью, биосфера вряд ли изменит всю планетарную среду заметным образом, поэтому обнаружить ее присутствие на экзопланете будет чрезвычайно сложно.

В средах обитания класса IV есть слои жидкой воды между двумя слоями льда или жидкости надо льдом.

Если слой воды достаточно толстый, вода в его основании 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 благоприятной для жизни местом: [99]

Таким образом, относительная изоляция – это, в конечном счете, то, что нужно жизненосной системе. Если бы Солнце было сосредоточено среди других систем, вероятность оказаться в фатальной близости 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 их столкнут во внутреннюю часть Солнечной системы.

В то время как звездное скопление оказывается неблагоприятным для обитаемости, то же самое делает и крайняя изоляция. Звезда, столь богатая металлами, как Солнце, вероятно, не образовалась бы в самых отдаленных регионах Млечного Пути, учитывая снижение относительного содержания металлов и общее отсутствие звездообразования. Таким образом, «пригородное» место, такое как Солнечная система, предпочтительнее, чем центр или самые дальние уголки Галактики. [101]

Другие соображения

Альтернативная биохимия

Хотя большинство исследований внеземной жизни начинаются с предположения, что передовые формы жизни должны иметь такие же требования к жизни, как и на Земле, гипотезы других типов биохимии предполагают возможность эволюции форм жизни на основе другого метаболического механизма. В книге «Эволюция инопланетянина» биолог Джек Коэн и математик Ян Стюарт утверждают , что астробиология , основанная на гипотезе редкой Земли , является ограничительной и лишенной воображения. Они предполагают, что планеты, подобные Земле, могут быть очень редкими, но сложная жизнь, не основанная на углероде, возможно, может возникнуть в других средах. Наиболее часто упоминаемой альтернативой углероду является жизнь на основе кремния , тогда 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 удержания жидкого растворителя», который не обязательно ограничивается водой. [102] [103]

Более спекулятивные идеи были сосредоточены на телах, совершенно отличающихся от планет земного типа. Астроном Фрэнк Дрейк , известный сторонник поиска внеземной жизни , представил себе жизнь на нейтронной звезде : субмикроскопические «ядерные молекулы», объединяющиеся, чтобы сформировать существа с жизненным циклом в миллионы раз быстрее, чем земная жизнь. [104] Эта идея, названная «творческой и насмешливой», породила научно-фантастические изображения. [105] Карл Саган , еще один оптимист в отношении внеземной жизни, в статье 1976 года рассмотрел возможность существования организмов, которые всегда находятся в воздухе в верхних слоях атмосферы Юпитера. [42] [43] Коэн и Стюарт также предполагали жизнь как в солнечной среде, так и в атмосфере газового гиганта.

«Добрые Юпитеры»

«Хорошие Юпитеры» — это газовые гиганты, подобные Юпитеру Солнечной системы , которые вращаются вокруг своих звезд по круговым орбитам достаточно далеко от обитаемой зоны, чтобы не нарушать ее, но достаточно близко, чтобы «защитить» планеты земной группы, находящиеся на более близкой орбите, двумя важными 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 последствия. [106] Юпитер вращается вокруг Солнца примерно в пять раз дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем. Это приблизительное расстояние, на котором мы можем ожидать найти хорошие Юпитеры в других местах. Роль «смотрителя» Юпитера была ярко проиллюстрирована в 1994 году, когда комета Шумейкера-Леви 9 столкнулась с гигантом.

Однако доказательства не столь однозначны. Исследования показали, что роль Юпитера в определении скорости падения объектов на Землю значительно сложнее, чем считалось ранее. [107] [108] [109] [110]

Роль Юпитера в ранней истории Солнечной системы несколько лучше известна и является источником значительно меньше споров. [ нужна цитата ] В начале истории Солнечной системы считается, что Юпитер сыграл 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 как вода и углекислый газ. До того, как Земля достигла половины своей нынешней массы, ледяные тела из региона Юпитер-Сатурн и небольшие тела из первичного пояса астероидов поставляли воду на Землю за счет гравитационного рассеяния Юпитера и, в меньшей степени, Сатурна . [111] Таким образом, хотя сейчас газовые гиганты 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 внутри нее (как у 47 Большой Медведицы ), или имеют сильно эллиптическую орбиту, пересекающую обитаемую зону (как у 16 ​​Лебедя B ), очень затрудняют в системе должна существовать независимая планета земного типа. См. обсуждение стабильной обитаемой зоны выше. Однако в процессе миграции в обитаемую зону планета размером с Юпитер может захватить планету земной группы в качестве луны. Даже если такая планета изначально слабо связана и движется по сильно наклоненной орбите, гравитационное взаимодействие со звездой может стабилизировать новолуние на близкую круговую орбиту, которая компланарна орбите планеты вокруг звезды. [112]

Влияние жизни на обитаемость

Дополнением к факторам, поддерживающим возникновение жизни, является представление о том, что сама жизнь, однажды сформировавшись, сама по себе становится фактором обитаемости. Важным примером Земли было производство газообразного молекулярного 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 событием окисления . Этот кислород оказался фундаментальным для дыхания более поздних видов животных. Гипотеза Геи , научная модель геобиосферы, впервые предложенная Джеймсом Лавлоком в 1975 году, утверждает, что жизнь в целом создает и поддерживает подходящие для себя условия, помогая создать планетарную среду, подходящую для ее непрерывности. Точно так же Дэвид Гринспун предложил «гипотезу живых миров», в которой наше понимание того, что представляет собой обитаемость, не может быть отделено от жизни, уже существующей на планете. Планеты, которые являются геологически и метеорологически живыми, с гораздо большей вероятностью будут также биологически живыми, и «планета и ее жизнь будут развиваться одновременно». [113] Это основа науки о системе Земли .

Роль случая

В 2020 году компьютерное моделирование эволюции планетарного климата за 3 миллиарда лет показало, что обратная связь является необходимым, но недостаточным условием для предотвращения того, чтобы планеты когда-либо становились слишком горячими или холодными для жизни, и что случайность также играет решающую роль. [114] [115] Соображения, связанные с этим, включают еще неизвестные факторы, влияющие на термическую обитаемость планет, такие как «механизм (или механизмы) обратной связи, который предотвращает когда-либо снижение климата до фатальных температур». [116]

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 книге «Вера во внеземную жизнь и космический плюрализм» . Для обсуждения вероятности инопланетной жизни см. уравнение Дрейка и парадокс Ферми . Обитаемые планеты также являются предметом художественной литературы; см. Планеты в научной фантастике .
  2. ↑ Судя по всему, жизнь возникла на Земле примерно через 500 миллионов лет после образования планеты. В это окно попадают звезды класса «А» (которые светят от 600 миллионов до 1,2 миллиарда лет) и самые поздние звезды класса «В» (которые светят от 10+ миллионов до 600 миллионов). По крайней мере, теоретически жизнь могла бы возникнуть в таких системах, но она почти наверняка не достигнет сложного уровня, учитывая эти временные рамки и тот факт, что увеличение светимости будет происходить довольно быстро. Жизнь вокруг звезд класса «О» крайне маловероятна, поскольку они светят менее десяти миллионов лет.
  3. ↑ В книге «Эволюция инопланетянина » Джек Коэн и Ян Стюарт оценивают правдоподобные сценарии формирования жизни в вершинах облаков планет-гигантов. Точно так же Карл Саган предположил, что облака Юпитера могут содержать жизнь. [42] [43]
  4. ^ Возникает консенсус в отношении того, что одноклеточные микроорганизмы на самом деле могут быть распространены во Вселенной, особенно с учетом того, что земные экстремофилы 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 подтверждают эту теорию: считается, что многоклеточные организмы появились во время кембрийского взрыва около 600 миллионов лет назад, но более чем через 3 миллиарда лет после первого появления жизни. Тот факт, что земная жизнь так долго оставалась одноклеточной, подчеркивает, что решающий шаг к созданию сложных организмов не обязательно должен быть сделан.
  5. ↑ В Солнечной системе существует «разрыв в массах» между Землей и двумя самыми маленькими газовыми гигантами, Ураном и Нептуном , масса которых составляет 13 и 17 земных масс. Вероятно, это просто случайность, поскольку не существует геофизического барьера для образования промежуточных тел (см., например, OGLE-2005-BLG-390Lb и Super-Earth ), и мы должны ожидать обнаружения по всей галактике планет с массой от двух до двенадцати земных масс. . 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 образовать газовую оболочку, ограничивающую возможность формирование жизни.
  6. ^ Согласно преобладающей теории, формирование Луны началось, когда тело размером с Марс столкнулось с Землей в результате скользящего столкновения на позднем этапе ее формирования, а выброшенный материал слился и упал на орбиту (см. Гипотезу гигантского удара ). В книге «Редкая Земля» Уорд и Браунли подчеркивают, что такие столкновения должны быть редкими, что снижает вероятность появления других систем типа Земля-Луна и, следовательно, вероятность появления других обитаемых планет. Однако возможны и другие процессы формирования лун, и предположение о том, что планета может быть обитаемой в отсутствие луны, не было опровергнуто.

Рекомендации

  1. ^ ab Dyches, Престон; Чжоу, Фельсия (7 апреля 2015 г.). «Солнечная система и за ее пределами затоплены водой». НАСА . Проверено 8 апреля 2015 г.
  2. ^ abcde НАСА (октябрь 2015 г.), Астробиологическая стратегия НАСА (PDF)
  3. ^ Аб Сигер, Сара (2013). «Обитаемость экзопланет». Наука . 340 (577): 577–581. Бибкод : 2013Sci...340..577S. дои : 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. дои : 10.1016/0921-8009(95)00048-8.
  5. ^ «Цель 1: понять природу и распределение обитаемой среды во Вселенной». Астробиология: Дорожная карта . НАСА . Архивировано из оригинала 17 января 2011 года . Проверено 11 августа 2007 г.
  6. ^ Персонал (1 сентября 2018 г.). «Водные миры могут поддерживать жизнь, говорится в исследовании. Анализ, проведенный Калифорнийским университетом в Чикаго и учеными штата Пенсильвания, бросает вызов идее о том, что жизнь требует «клона Земли»». ЭврекАлерт . Проверено 1 сентября 2018 г.
  7. ^ Кайт, Эдвин С.; Форд, Эрик Б. (31 августа 2018 г.). «Обитаемость водных миров экзопланет». Астрофизический журнал . 864 (1): 75. arXiv : 1801.00748 . Бибкод : 2018ApJ...864...75K. дои : 10.3847/1538-4357/aad6e0 . S2CID  46991835.
  8. ^ Вольщан, А.; Фрайл, Д.А. (9 января 1992 г.). «Планетарная система вокруг миллисекундного пульсара PSR1257+12». Природа . 355 (6356): 145–147. Бибкод : 1992Natur.355..145W. дои : 10.1038/355145a0. S2CID  4260368.
  9. ^ Вольщан, А (1994). «Подтверждение существования планет земной массы, вращающихся вокруг миллисекундного пульсара PSR: B1257 + 12». Наука . 264 (5158): 538–42. Бибкод : 1994Sci...264..538W. дои : 10.1126/science.264.5158.538. JSTOR  2883699. PMID  17732735. S2CID  19621191.
  10. ^ Грэм, Роберт В. (февраль 1990 г.). «Технический меморандум НАСА 102363 – Внеземная жизнь во Вселенной» (PDF) . НАСА . Исследовательский центр Льюиса, Огайо . Проверено 7 июля 2014 г.
  11. ^ Альтерманн, Владислав (2008). «От окаменелостей к астробиологии - дорожная карта к Фата Моргане?». В Зекбахе, Йозеф; Уолш, Мод (ред.). От окаменелостей к астробиологии: записи жизни на Земле и поиск внеземных биосигнатур . Том. 12. Спрингер. п. XVIII. ISBN 978-1-4020-8836-0.
  12. ^ Хорнек, Герда; Петра Реттберг (2007). Полный курс астробиологии . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-40660-9.
  13. ↑ Дэвис, Пол (18 ноября 2013 г.). «Одиноки ли мы во Вселенной?». Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 ноября 2013 г.
  14. ^ Прощай, Деннис (6 января 2015 г.). «По мере того как ряды планет Златовласки растут, астрономы думают, что будет дальше». Нью-Йорк Таймс . Проверено 6 января 2015 г.
  15. ^ ab Овербай, Деннис (4 ноября 2013 г.). «Далекие планеты, такие как Земля, усеивают Галактику». Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 ноября 2013 г.
  16. ^ аб Петигура, Эрик А.; Ховард, Эндрю В.; Марси, Джеффри В. (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 . Бибкод : 2013PNAS..11019273P. дои : 10.1073/pnas.1319909110 . ПМЦ 3845182 . ПМИД  24191033. 
  17. ↑ Хан, Амина (4 ноября 2013 г.). «Млечный Путь может содержать миллиарды планет размером с Землю». Лос-Анджелес Таймс . Проверено 5 ноября 2013 г.
  18. ^ abc «Каталог обитаемых экзопланет - Лаборатория обитаемости планет @ UPR Аресибо» . Phl.upr.edu . Проверено 19 августа 2021 г.
  19. ↑ Кембриджский университет (25 августа 2021 г.). «Новый класс обитаемых экзопланет представляет собой большой шаг вперед в поисках жизни». Физика.орг . Проверено 25 августа 2021 г.
  20. ↑ Персонал (27 августа 2021 г.). «Инопланетная жизнь может обитать на больших экзопланетах «Хайса»». Новости BBC . Проверено 27 августа 2021 г.
  21. ^ abcdefg Ламмер, Х.; Бредехофт, Дж. Х.; Кустенис, А.; Ходаченко М.Л.; и другие. (2009). «Что делает планету пригодной для жизни?» (PDF) . Обзор астрономии и астрофизики . 17 (2): 181–249. Бибкод : 2009A&ARv..17..181L. дои : 10.1007/s00159-009-0019-z. S2CID  123220355. Архивировано из оригинала (PDF) 2 июня 2016 года . Проверено 3 мая 2016 г.
  22. ^ Тернбулл, Маргарет С.; Тартер, Джилл К. (март 2003 г.). «Выбор цели для SETI: каталог близлежащих обитаемых звездных систем» (PDF) . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 145 (1): 181–198. arXiv : astro-ph/0210675 . Бибкод : 2003ApJS..145..181T. дои : 10.1086/345779. S2CID  14734094. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2006 г.Определены критерии обитаемости — основной источник для этой статьи.
  23. ↑ Чой, Чарльз К. (21 августа 2015 г.). «Гигантские галактики могут быть лучшими колыбелью для обитаемых планет». Space.com . Проверено 24 августа 2015 г.
  24. ↑ Джованни, Модирруста-Галиан, Дариус Маддалена (4 апреля 2021 г.). О пришельцах и экзопланетах: Почему поиск жизни, вероятно, требует поиска воды. ОСЛК  1247136170.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ "Звездные таблицы". Калифорнийский государственный университет , Лос-Анджелес. Архивировано из оригинала 14 июня 2008 года . Проверено 12 августа 2010 г.
  26. ^ Кастинг, Джеймс Ф .; Уиттет, округ Колумбия; Шелдон, WR (август 1997 г.). «Ультрафиолетовое излучение звезд F и K и последствия для обитаемости планет». Происхождение жизни и эволюция биосфер . 27 (4): 413–420. Бибкод : 1997OLEB...27..413K. дои : 10.1023/А: 1006596806012. PMID  11536831. S2CID  9685420.
  27. ^ «Поглощение света для фотосинтеза» (графика со ссылками) . phy-astr.gus.edu . Государственный университет Джорджии . Проверено 1 мая 2018 г. Из этих графиков поглощения и выхода видно, что только красный и синий концы видимой части электромагнитного спектра используются растениями в фотосинтезе. Отражение и пропускание середины спектра придает листьям зеленый визуальный цвет.
  28. ^ Гинан, Эдвард; Кунц, Манфред (10 августа 2009 г.). «Буйная юность солнечных прокси управляет течением зарождения жизни». Международный астрономический союз . Проверено 27 августа 2009 г.
  29. ^ «Глизе 581: одна планета действительно может быть обитаемой» (пресс-релиз). Астрономия и астрофизика. 13 декабря 2007 года . Проверено 7 апреля 2008 г.
  30. ^ 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.
  31. ↑ Аб Мендес, Абель (29 августа 2012 г.). «Горячая потенциально обитаемая экзопланета вокруг Глизе 163». Университет Пуэрто-Рико в Аресибо (Лаборатория обитаемости планет) . Проверено 20 сентября 2012 г.
  32. ^ Аб Редд, Нола Тейлор (20 сентября 2012 г.). «Новообретенная инопланетная планета — главный претендент на создание жизни». Space.com . Проверено 20 сентября 2012 г.
  33. ^ «Планеты могут сохранять тепло в холодной звездной системе» . Редорбит. 19 июля 2013 г.
  34. ^ Шилдс, Алабама; Медоуз, В.С.; Битц, СМ ; Пьерумбер, RT; Джоши, ММ; Робинсон, Т.Д. (2013). «Влияние спектрального распределения энергии родительской звезды и обратной связи ледяного альбедо на климат внесолнечных планет». Астробиология . 13 (8): 715–39. arXiv : 1305.6926 . Бибкод : 2013AsBio..13..715S. дои : 10.1089/ast.2012.0961. ПМЦ 3746291 . ПМИД  23855332. 
  35. ^ Центр, Фрэнк Таварес, Исследование Эймса НАСА. «Около половины звезд, подобных Солнцу, могут содержать скалистые, потенциально обитаемые планеты». Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы . Проверено 14 декабря 2020 г.
  36. ^ Кастинг, Джеймс Ф .; Уитмор, Дэниел П.; Рейнольдс, Рэй Т. (1993). «Обитаемые зоны вокруг звезд главной последовательности» (PDF) . Икар . 101 (1): 108–128. Бибкод : 1993Icar..101..108K. дои : 10.1006/icar.1993.1010. PMID  11536936. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2009 г. . Проверено 6 августа 2007 г.
  37. ^ Уильямс, Даррен М.; Кастинг, Джеймс Ф.; Уэйд, Ричард А. (январь 1997 г.). «Обитаемые луны вокруг внесолнечных планет-гигантов». Природа . 385 (6613): 234–236. Бибкод : 1996DPS....28.1221W. дои : 10.1038/385234a0. PMID  9000072. S2CID  4233894.
  38. ^ «Маленький ледниковый период». Департамент атмосферных наук . Университет Вашингтона . Архивировано из оригинала 9 февраля 2012 года . Проверено 11 мая 2007 г.
  39. ^ "18 Скорпионов". Solstation.com . Компания Сол . Проверено 11 мая 2007 г.
  40. ^ Сантос, Нуно К.; Израильтянин Гарик; Мэр Майкл (2003 г.). «Подтверждение богатой металлами природы звезд с помощью гигантских планет» (PDF) . Материалы 12-го Кембриджского семинара по холодным звездам, звездным системам и Солнцу . Университет Колорадо . Проверено 11 августа 2007 г.
  41. ^ ab «Интервью с доктором Дарреном Уильямсом». Астробиология: Живая Вселенная . 2000. Архивировано из оригинала 28 августа 2007 года . Проверено 5 августа 2007 г.
  42. ^ аб Саган, К.; Солпитер, Э.Э. (1976). «Частицы, окружающая среда и возможная экология в атмосфере Юпитера». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 32 : 737. Бибкод : 1976ApJS...32..737S. дои : 10.1086/190414. hdl : 2060/19760019038 .
  43. ^ аб Дарлинг, Дэвид . «Юпитер, жизнь продолжается». Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 6 августа 2007 г.
  44. ^ «Может ли быть жизнь во внешней Солнечной системе?». Проект «Математика тысячелетия», Видеоконференции для школ . Кембриджский университет . 2002 . Проверено 5 августа 2007 г.
  45. ^ аб Боруки, Уильям Дж.; Кох, Дэвид Г.; Басри, Гибор; Баталья, Натали; Браун, Тимоти М.; Брайсон, Стивен Т.; Колдуэлл, Дуглас; Кристенсен-Дальсгаард, Йорген; Кокран, Уильям Д.; Девор, Эдна; Данэм, Эдвард В.; Готье, Томас Н.; Гири, Джон К.; Гиллиланд, Рональд; Гулд, Алан; Хауэлл, Стив Б.; Дженкинс, Джон М.; Лэтэм, Дэвид В.; Лиссауэр, Джек Дж.; Марси, Джеффри В.; Роу, Джейсон; Саселов, Димитр; Босс, Алан; Шарбонно, Дэвид; Чарди, Дэвид; Дойл, Лоуренс; Дюпри, Андреа К.; Форд, Эрик Б.; Фортни, Джонатан; и другие. (2011). «Характеристики планет-кандидатов, наблюдаемых Кеплером II: анализ данных за первые четыре месяца». Астрофизический журнал . 736 (1): 19. arXiv : 1102.0541 . Бибкод : 2011ApJ...736...19B. дои : 10.1088/0004-637X/736/1/19. S2CID  15233153.
  46. ^ «НАСА находит кандидатов на планеты размером с Землю в обитаемой зоне, система шести планет» . НАСА . 2 февраля 2011 года. Архивировано из оригинала 29 апреля 2011 года . Проверено 2 февраля 2011 г.
  47. ↑ Грант, Эндрю (8 марта 2011 г.). «Эксклюзив: «Самая похожая на Землю» экзопланета значительно понижена в должности — она непригодна для жизни». Откройте для себя журнал . Проверено 9 марта 2011 г.
  48. ↑ Боренштейн, Сет (19 февраля 2011 г.). «Космическая перепись обнаружила множество планет в нашей галактике». Ассошиэйтед Пресс . Проверено 14 января 2024 г.
  49. ^ Уорд, стр. 191–220.
  50. ^ «Тепловая история Земли». Геолаб . Университет Джеймса Мэдисона . Проверено 11 мая 2007 г.
  51. ^ Раймонд, Шон Н.; Куинн, Томас; Лунин, Джонатан И. (январь 2007 г.). «Моделирование окончательной сборки планет земного типа 2 в высоком разрешении: доставка воды и обитаемость планет». Астробиология (Представлена ​​рукопись). 7 (1): 66–84. arXiv : astro-ph/0510285 . Бибкод : 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 год . Проверено 4 июня 2008 г.
  53. ^ "Рейтинг самых пригодных для жизни инопланетных миров" . Наука и окружающая среда. Новости BBC. 23 ноября 2011 года . Проверено 16 августа 2017 г.
  54. ^ Неф, ЧР «Магнитное поле Земли». Гиперфизика . Государственный университет Джорджии . Проверено 11 мая 2007 г.
  55. ^ Константин В. Арншайдт; Робин Д. Вордсворт; Фэн Дин (13 августа 2019 г.). «Эволюция атмосферы в водных мирах с низкой гравитацией». Астрофизический журнал . 881 (1): 60. arXiv : 1906.10561 . Бибкод : 2019ApJ...881...60A. дои : 10.3847/1538-4357/ab2bf2 . S2CID  195584241.
  56. ^ Уорд, стр. 122–123.
  57. ↑ Бортман, Генри (22 июня 2005 г.). «Неуловимые Земли». Журнал астробиологии. Архивировано из оригинала 19 июня 2021 года . Проверено 8 июня 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  58. ^ «Наклон планеты не спойлер для жилья» (пресс-релиз). Пенсильванский государственный университет . 25 августа 2003 года . Проверено 11 мая 2007 г.
  59. ^ Ласкер, Дж.; Жутель, Ф.; Робутель, П. (июль 1993 г.). «Стабилизация наклона Земли Луной». Природа . 361 (6413): 615–617. Бибкод : 1993Natur.361..615L. дои : 10.1038/361615a0. S2CID  4233758.
  60. ↑ Дормини, Брюс (29 апреля 2009 г.). «Без Луны была бы жизнь на Земле?». Scientificamerican.com . Научный американец . Проверено 1 мая 2018 г. На Европе должны быть большие приливы, поэтому я предпочитаю ее для микробной жизни», — говорит Макс Бернштейн, астрохимик и научный сотрудник штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. «Многие считают Европу лучшим местом для поиска жизни в Солнечной системе.
  61. ^ Файл: Tidalwaves1.gif
  62. ^ Ух, Маркус. «Звездные столкновения могут способствовать обитаемости планет, как предполагает исследование» . Научный американец . Проверено 9 декабря 2020 г.
  63. ^ Ниммо, Фрэнсис; Примак, Джоэл; Фабер, С.М.; Рамирес-Руис, Энрико; Сафарзаде, Мохаммедтахер (10 ноября 2020 г.). «Радиогенное нагревание и его влияние на динамо-машины и обитаемость скалистых планет». Астрофизический журнал . 903 (2): L37. arXiv : 2011.04791 . Бибкод : 2020ApJ...903L..37N. дои : 10.3847/2041-8213/abc251 . ISSN  2041-8213. S2CID  226289878.
  64. ^ «Существование магнитного поля более 3,5 миллиардов лет назад все еще остается предметом дискуссий». физ.орг . Проверено 28 декабря 2020 г.
  65. ^ «Органическая молекула, подобная аминокислоте, обнаруженная в созвездии Стрельца» . ScienceDaily. 2008 год . Проверено 20 декабря 2008 г.
  66. ^ Дорогой, Дэвид . «Элементы, биологическое изобилие». Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 11 мая 2007 г.
  67. ^ «Как химия и океаны произвели это?» Проект «Электронная Вселенная» . Университет Орегона . Проверено 11 мая 2007 г.
  68. ^ «Как Земля стала выглядеть так?». Проект «Электронная Вселенная» . Университет Орегона . Проверено 11 мая 2007 г.
  69. ^ «Понять эволюционные механизмы и экологические пределы жизни». Астробиология: Дорожная карта . НАСА . Сентябрь 2003 г. Архивировано из оригинала 26 января 2011 г. Проверено 6 августа 2007 г.
  70. ↑ Харт, Стивен (17 июня 2003 г.). «Пещерные жители: инопланетяне могут скрываться в темных местах». Space.com . Архивировано из оригинала 20 июня 2003 года . Проверено 6 августа 2007 г.
  71. ^ Линдси, Дж; Брайер, М. (2006). «Ударные кратеры как биосферная микросреда, структура Лоун-Хилл, Северная Австралия». Астробиология . 6 (2): 348–363. Бибкод : 2006AsBio...6..348L. дои : 10.1089/ast.2006.6.348. PMID  16689651. S2CID  20466013.
  72. ^ Маккей, Кристофер (июнь 2002 г.). «Слишком сухо для жизни: пустыня Атакама и Марс» (PDF) . Исследовательский центр Эймса . НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 26 августа 2009 года . Проверено 26 августа 2009 г.
  73. ^ Наварро-Гонсалес, Рафаэль; Маккей, Кристофер П. (7 ноября 2003 г.). «Марсиоподобные почвы в пустыне Атакама, Чили, и сухой предел микробной жизни». Наука . 302 (5647): 1018–1021. Бибкод : 2003Sci...302.1018N. дои : 10.1126/science.1089143. JSTOR  3835659. PMID  14605363. S2CID  18220447.
  74. ^ Шуергер, Эндрю С.; Голден, округ Колумбия; Мин, Дуг В. (ноябрь 2012 г.). «Биотоксичность марсианских почв: 1. Сухое отложение аналоговых почв на микробных колониях и выживание в марсианских условиях». Планетарная и космическая наука . 72 (1): 91–101. Бибкод : 2012P&SS...72...91S. дои :10.1016/j.pss.2012.07.026.
  75. ^ аб Бити, Дэвид В.; и другие. (14 июля 2006 г.), Группа анализа программы исследования Марса (MEPAG) (ред.), «Выводы группы научного анализа особых регионов Марса» (PDF) , Astrobiology , 6 (5): 677–732, Bibcode : 2006AsBio. ..6..677M, doi : 10.1089/ast.2006.6.677, PMID  17067257 , получено 6 июня 2013 г.
  76. ^ Каталог экзопланет PHL - Лаборатория обитаемости планет @ UPR Arecibo
  77. ^ "Обсерватория обитаемых экзопланет (HabEx)" . www.jpl.nasa.gov . Проверено 31 марта 2020 г.
  78. ^ Центр, Фрэнк Таварес, Исследование Эймса НАСА. «Около половины звезд, подобных Солнцу, могут содержать скалистые, потенциально обитаемые планеты». Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы . Проверено 19 ноября 2020 г. .
  79. ^ «Большинство звезд Млечного Пути одиноки» (пресс-релиз). Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . 30 января 2006 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2007 г. Проверено 5 июня 2007 г.
  80. ^ «Звезды и обитаемые планеты». Solstation.com . Компания Сол. Архивировано из оригинала 28 июня 2011 года . Проверено 5 июня 2007 г.
  81. ^ Босс, Алан (январь 2006 г.). «Планетные системы могут происходить от двойных звезд» (Пресс-релиз). Институт Карнеги . Архивировано из оригинала 15 мая 2011 года . Проверено 5 июня 2007 г.
  82. ^ Вигерт, Пол А.; Холман, Мэтт Дж. (апрель 1997 г.). «Устойчивость планет в системе Альфа Центавра». Астрономический журнал . 113 (4): 1445–1450. arXiv : astro-ph/9609106 . Бибкод : 1997AJ....113.1445W. дои : 10.1086/118360. S2CID  18969130.
  83. ^ "Обсерватория обитаемых экзопланет (HabEx)" . www.jpl.nasa.gov . Проверено 31 марта 2020 г.
  84. ^ «Обитаемые зоны звезд». Специализированный центр исследований и обучения НАСА в области экзобиологии . Университет Южной Калифорнии , Сан-Диего. Архивировано из оригинала 21 ноября 2000 года . Проверено 11 мая 2007 г.
  85. ^ Джоши, ММ; Хаберле, РМ; Рейнольдс, RT (октябрь 1997 г.). «Моделирование атмосфер синхронно вращающихся планет земной группы, вращающихся вокруг M-карликов: условия коллапса атмосферы и последствия для обитаемости» (PDF) . Икар . 129 (2): 450–465. Бибкод : 1997Icar..129..450J. дои : 10.1006/icar.1997.5793. Архивировано из оригинала (PDF) 14 августа 2011 года . Проверено 4 апреля 2011 г.
  86. ^ Хит, Мартин Дж.; Дойл, Лоуренс Р.; Джоши, Манодж М.; Хаберле, Роберт М. (1999). «Обитаемость планет вокруг красных карликов» (PDF) . Происхождение жизни и эволюция биосферы . 29 (4): 405–424. Бибкод : 1999OLEB...29..405H. дои : 10.1023/А: 1006596718708. PMID  10472629. S2CID  12329736 . Проверено 11 августа 2007 г.
  87. ↑ Кросвелл, Кен (27 января 2001 г.). «Красные, желающие и способные» (www.kencroswell.com/reddwarflife.html Полная перепечатка). Новый учёный . Проверено 5 августа 2007 г.
  88. ^ Каин, Фрейзер; Гей, Памела (2007). «AstronomyCast, эпизод 40: Собрание Американского астрономического общества, май 2007 г.». Вселенная сегодня . Проверено 17 июня 2007 г.
  89. ^ Кросвелл, Кен (ноябрь 2005 г.). «Вспышка звезды Барнарда». Астрономический журнал . Издательство Калмбах . Проверено 10 августа 2006 г.
  90. ↑ Хайнс, Сандра (13 января 2003 г.). «Конец света уже начался, говорят ученые Университета Вашингтона» (Пресс-релиз). Университет Вашингтона . Проверено 5 июня 2007 г.
  91. ^ Ли, Король-Фай; Пахлеван, Каве; Киршвинк, Джозеф Л.; Юнг, Юк Л. (2009). «Атмосферное давление как естественный регулятор климата для планеты земной группы с биосферой» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 106 (24): 9576–9579. Бибкод : 2009PNAS..106.9576L. дои : 10.1073/pnas.0809436106 . ПМК 2701016 . ПМИД  19487662 . Проверено 19 июля 2009 г. 
  92. ^ «M Dwarfs: Поиски жизни продолжаются, интервью с Тоддом Генри» . Журнал астробиологии. 29 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Проверено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  93. ↑ Каин, Фрейзер (4 февраля 2009 г.). «Красные карлики». Вселенная сегодня.
  94. ^ Петигура, Эрик А.; Ховард, Эндрю В.; Марси, Джеффри В. (26 ноября 2013 г.). «Распространенность планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу». Труды Национальной академии наук . 110 (48): 19273–19278. arXiv : 1311.6806 . Бибкод : 2013PNAS..11019273P. дои : 10.1073/pnas.1319909110 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 3845182 . ПМИД  24191033. 
  95. ^ Хеллер, Рене; Армстронг, Джон (2014). «Сверхобитаемые миры». Астробиология . 14 (1): 50–66. arXiv : 1401.2392 . Бибкод : 2014AsBio..14...50H. дои : 10.1089/ast.2013.1088. ISSN  1531-1074. PMID  24380533. S2CID  1824897.
  96. ^ Каши, Амит; Сокер, Ноам (2011). «Итог протопланетного диска очень массивных звезд, январь 2011 г.». Новая астрономия . 16 (1): 27–32. arXiv : 1002.4693 . Бибкод : 2011НовыйА...16...27К. CiteSeerX 10.1.1.770.1250 . doi :10.1016/j.newast.2010.06.003. S2CID  119255193. 
  97. ^ Звездная масса#Возраст
  98. ↑ Забудьте, Франсуа (июль 2013 г.). «О вероятности существования обитаемых планет». Международный журнал астробиологии . 12 (3): 177–185. arXiv : 1212.0113 . Бибкод : 2013IJAsB..12..177F. дои : 10.1017/S1473550413000128. S2CID  118534798.
  99. ↑ Маллен, Лесли (18 мая 2001 г.). «Галактические обитаемые зоны». Журнал астробиологии. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 года . Проверено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  100. ^ Уорд, стр. 26–29.
  101. ^ Дормини, Брюс (июль 2005 г.). «Темная угроза». Астрономия . 33 (7): 40–45. Бибкод : 2005Аст....33г..40Д.
  102. ↑ Алан Бойл (22 ноября 2011 г.). «Какие инопланетные миры наиболее пригодны для жизни?». Новости Эн-Би-Си . Проверено 20 марта 2015 г.
  103. ^ Дирк Шульце-Макух; и другие. (декабрь 2011 г.). «Двухуровневый подход к оценке обитаемости экзопланет». Астробиология . 11 (10): 1041–1052. Бибкод : 2011AsBio..11.1041S. дои : 10.1089/ast.2010.0592. ПМИД  22017274.
  104. ^ Дрейк, Фрэнк (1973). «Жизнь на нейтронной звезде». Астрономия . 1 (5): 5.
  105. ^ Дорогой, Дэвид . «Нейтронная звезда, жизнь продолжается». Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 5 сентября 2009 г.
  106. ↑ Бортман, Генри (29 сентября 2004 г.). «Скоро: «Хорошие» Юпитеры». Журнал астробиологии. Архивировано из оригинала 8 февраля 2012 года . Проверено 5 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  107. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Барри (декабрь 2010 г.). «Юпитер – друг или враг? Ответ». Астрономия и геофизика . 51 (6): 16–22. Бибкод : 2010A&G....51f..16H. дои : 10.1111/j.1468-4004.2010.51616.x .
  108. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, BW (октябрь 2008 г.). «Юпитер – друг или враг? Я: Астероиды». Международный журнал астробиологии . 7 (3–4): 251–261. arXiv : 0806.2795 . Бибкод : 2008IJAsB...7..251H. дои : 10.1017/S1473550408004187. S2CID  8870726.
  109. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, BW (апрель 2009 г.). «Юпитер – друг или враг? II: Кентавры». Международный журнал астробиологии . 8 (2): 75–80. arXiv : 0903.3305 . Бибкод : 2009IJAsB...8...75H. дои : 10.1017/S1473550408004357. S2CID  8032181.
  110. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, BW; Чемберс, Дж. (январь 2010 г.). «Юпитер – друг или враг? III: кометы облака Оорта». Международный журнал астробиологии . 9 (1): 1–10. arXiv : 0911.4381 . Бибкод : 2010IJAsB...9....1H. дои : 10.1017/S1473550409990346. S2CID  1103987.
  111. ↑ Лунин, Джонатан И. (30 января 2001 г.). «Возникновение планет Юпитера и обитаемость планетных систем». Труды Национальной академии наук . 98 (3): 809–814. Бибкод : 2001PNAS...98..809L. дои : 10.1073/pnas.98.3.809 . ПМК 14664 . ПМИД  11158551. 
  112. ^ Портер, Саймон Б.; Гранди, Уильям М. (июль 2011 г.), «Эволюция потенциально обитаемых экзолун 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
  113. ^ «Гипотеза живого мира». Журнал астробиологии. 22 сентября 2005 г. Архивировано из оригинала 3 июня 2011 г. Проверено 6 августа 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  114. ^ «Случайность сыграла важную роль в сохранении Земли пригодной для жизни» . физ.орг . Проверено 17 января 2021 г.
  115. ↑ Тиррелл, Тоби (11 декабря 2020 г.). «Случайность сыграла роль в определении того, останется ли Земля пригодной для жизни». Связь Земля и окружающая среда . 1 (1): 61. Бибкод : 2020ComEE...1...61T. дои : 10.1038/s43247-020-00057-8 . ISSN  2662-4435. S2CID  228086341. Доступно по лицензии CC BY 4.0.
  116. ↑ Тиррелл, Тоби (19 января 2021 г.). «Земля оставалась пригодной для жизни на протяжении миллиардов лет – насколько нам повезло?». Разговор . Проверено 30 января 2021 г.

Библиография

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 32 минуты )
Разговорная иконка Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 22 января 2006 г. и не отражает последующие изменения. ( 22 января 2006 г. )
( Аудио помощь  · Больше устных статей )
  1. ↑ Смит, Иветт (26 января 2021 г.). «В поисках новой Земли». НАСА . Проверено 13 апреля 2023 г.