В нашей Солнечной системе Земля уверенно держит звание самой пригодной для жизни планеты. Она имеет подходящие размер и массу, получает именно столько, сколько нужно для комфортной жизни света и тепла, а также обладает подходящей по химическому составу атмосферой, защищенной от солнечных ветров магнитным полем. Казалось бы, вот они - идеальные условия. Но могут ли у других звезд существовать планеты или луны, предоставляющие более лучшие условия для возникновения и поддержания жизни?
Само понятие "сверхобитемой планеты" в 2014 году предложили ученые Рене Хеллер и Джон Армстронг. Они подвергли критике общепринятые исходные критерии, используемые при поиске пригодных для жизни планет. По их мнению, нахождения планеты в так называемой обитаемой зоне недостаточно, чтобы делать утверждения о ее обитаемости. Хеллер и Армстронг заявляют об отсутствии аргументов в пользу того, что именно Земля должна являться эталоном физико-химических параметров, подходящих для живых организмов: «Планеты могут не быть подобными Земле и при этом обладать более подходящими условиями для зарождения и эволюции жизни, чем Земля». Признавая, что появление жизни требует наличия воды, они выдвигают гипотезу, что Земля может не представлять оптимальные планетарные условия обитаемости для максимального биоразнообразия. Другими словами, они определяют сверхпригодный для жизни мир как планету или спутник, способный поддерживать более разнообразную флору и фауну, чем существует на Земле.
Какими же характеристиками должна обладать сверхобитаемая планета?
Хеллер и Армстронг рассчитали, что для обеспечения оптимальной тектоники плит, такая планета должна обладать вдвое большей массой и в 1,3 большим радиусом, чем Земля. Такая планета будет иметь более сильную гравитацию на поверхности и более плотную, чем у Земли, атмосферу. В атмосфере сверхобитаемой экзопланеты будет большая концентрация кислорода и парниковых газов, которые повысят среднюю температуру до оптимального значения для жизни растений - примерно 25 ° C. Более плотная атмосфера может также влиять на рельеф поверхности, делая его более ровным и уменьшая глубину океанов, что улучшило бы разнообразие морской жизни на мелководье.
Оптимальная температура для земноподобной жизни в целом неизвестна, хотя есть свидетельства, что в более теплые периоды на Земле было большее разнообразие живых организмов. Поэтому возможно, что экзопланеты с немного более высокими средними температурами, чем у Земли, более пригодны для жизни. При этом за счет более плотной атмосферы они могут располагаться ближе к внешнему краю обитаемой зоны, и сохранять достаточную высокую температуру.
Другими факторами, которые следует учитывать, является тип звезды в системе. Звезды К-типа, называемые оранжевыми карликами, менее массивны, чем Солнце, и стабильны на главной последовательности в течение очень долгого времени (от 20 до 70 миллиардов лет, по сравнению с 10 миллиардами для Солнца, звезды класса G). Таким образом оранжевые карлики предоставляет своим планетам гораздо больше времени для возникновения и эволюции жизни. Сверхобитаемой планете также потребуется долгое время находиться вблизи центра обитаемой зоны у своей звезды.
На основе имеющейся информации о сверхобитаемых планетах, можно представить их предварительные характеристики:
- Масса: примерно 2 массы Земли
- Размер: чтобы планета с такой массой обладала плотностью Земли, она должна быть в 1,2 - 1,3 раза больше нашей планеты
- Океаны: процент площади поверхности, покрытой океанами, должен быть похож на Землю, но океаны должны быть распределены более равномерно - без больших непрерывных массивов суши. Также океаны должны быть неглубокими - тогда свет будет легче проникать через воду и достигать фауны и флоры, стимулируя жизнь в океане
- Расстояние: более короткое расстояние от центра обитаемой зоны звезды, чем у Земли (у Земли оно смещено ближе к внутреннему краю).
- Температура: средняя температура поверхности около 25 ° C
- Звезда и возраст: звезда К-типа (оранжевый карлик) с более старшим возрастом, чем Солнце (4,5 миллиарда лет), но моложе 7 миллиардов лет
- Атмосфера: несколько плотнее земной и с более высокой концентрацией кислорода. Это сделает жизнь больше и богаче
Пока что не найдено экзопланеты, отвечающей всем этим требованиям.
Характеристики Kepler-442b, отвечающие критериям сверхобитаемой планеты, включают в себя:
- Вращается вокруг звезда K-типа, которая является лучшим типом звезды для обитаемой планеты
- Размер планеты равен 1,34 размера Земли, а масса равна 2,34 массы Земли
- Находится в центре жилой зоны
Однако Kepler-442b соответствует не всем критериям:
- Возраст идеальной сверхобитаемой планеты будет от 4,5 до 7 миллиардов лет, но Кеплеру-442b всего 2 миллиарда лет.
Кроме того, некоторые детали в настоящее время неизвестны:
- Кеплер-442b может иметь океаны, но их площадь и глубина неизвестны. Сверхобитаемая планета имела бы неглубокие океаны.
- Характеристики атмосферы Кеплера-442b неизвестны. Сверхобитаемая планета будет иметь более толстую атмосферу, чем Земля, с более высоким уровень кислорода.
- Температура Кеплера-442b неизвестна. В то время как планета имеет равновесную температуру -2,65 ° C, фактическая температура планеты зависит как от альбедо, так и от парникового эффекта атмосферы Kepler-442 b, которые неизвестны. Идеальная сверхобитаемая планета имела бы температуру, близкую к 25 ° C.
Внешний вид сверхобитаемой планеты в целом должно быть очень похоже на Землю. Основные различия были бы связаны с большей массой такой планеты. Ее более плотная атмосфера, вероятно, не даст образоваться льду на полюсах в результате более низкой разницы температур между различными регионами планеты. Кроме того, такая атмосфера имела бы более высокую концентрацию облаков и обильные осадки.
Растительность может сильно отличаться от земной из-за повышенной плотности воздуха, осадков, температуры и спектра излучения звезды. Получая свет от оранжевого карлика, растения могут принимать другие цвета, чем зеленый. Растительность будет охватывать больше регионов, чем растительность на Земле, делая это видимым из космоса.
В целом, климат сверхобитаемой планеты будет теплее, влажнее и однороднее. Планета будет иметь стабильную почву, что позволит протянуть жизнь по всей поверхности без существенных различий в населении, в отличие от Земли с ее негостеприимными районами, такими как ледники, пустыни и тропические районы. Если атмосфера содержит достаточно молекулярного кислорода, условия этих планет могут быть приемлемыми для человека даже без защитного скафандра, при условии, что атмосфера не содержит токсичных газов. Однако людям потребуется некоторая адаптация к повышенной гравитации, включающая такие побочные эффекты как увеличение мышц и плотности костей.
