Есть мнение, что, по мере планового увеличения светимости Солнца, Земля приближается к внутренней границе «зоны Златовласки», и в ближайшие сотни миллионов лет покинет её. Но есть и другое. В комментариях пишут, что зона Златовласки, возможно, переоценена. И в комментариях – правы.
Доводы в пользу того, что с границами «зоны обитаемости» всё не просто, приведены на скрине. Так что, правильным вопросом будет, почему данная сущность вообще используется в научно-популярных публикациях, в том числе и в моих? Как понимать постоянно встречающееся упоминание «зоны обитаемости», учитывая что все возражения достаточно очевидны и тем, кто стати пишет?.. Далее в тексте, кстати, будут иллюстрации с указанием границ «зоны Златовласки» для солнечной системы, для систем звёзд близких к Солнцу по массе, и даже для эпохи, когда Солнце превратится в красный гигант… И вот тут уже надо сосредоточиться.
«Зона Златовласки» является характеристикой звезды. Границы зоны определяются светимостью, – и ни чем больше. Планета в уравнение, как кажется, не входит вообще. На одной из схем можно видеть, что при массе светила в половину солнечной внутренняя граница сползает к 0.15 астрономическим единицам, а для звезды вдвое более массивной, чем наша, поднимается до 2.5 а.е.. Про планету ничего не говорится.
Про планету ничего не говорится явно, но – имеется ввиду современная Земля. Буквально. Зона Златовласки – диапазон расстояний, в пределах которого открытая вода на планете такой же массы, как Земля, с такой же плотностью и таким же составом атмосферы, сможет оставаться жидкой. То есть, освещённость обеспечивает среднепланетарную температуру от 0 до 100 градусов.
По первому впечатлению формулировка ясна и даже выглядит осмысленно. Под «обитаемой» планетой мы подразумеваем не любую, на которой может быть жизнь. Даже в Солнечной системе остаются надежды обнаружить жизнь на Марсе и Энцеладе. Но это будет не жизнь, а недоразумение. «Златовласку» придумали, чтобы определиться, где стоит искать планеты, биосфера которых эволюционировала до преобразования атмосферы в окислительную…
Кстати, да. Поиск внеземной жизни во всех случаях подразумевает только поиск жизни землеподобной, – организмов с ДНК, нуждающихся в воде, и дышащих кислородом (если найдут). Другие варианты не рассматриваются, поскольку ни одна из «альтернативных химий» пока не работает даже гипотетически. Но не суть.
Суть же в том, что даже в приведённой выше формулировке ощущаются натяжки, отмеченные комментатором. Даже при неизменных вводных – по сугубо внутренним причинам, – средняя температура на планете, – на Земле, – может меняться в большую или меньшую сторону в пределах 20 градусов. Небольшое изменение альбедо способно по принципу домино спровоцировать ледниковый период. В обратную сторону, – как говорят, – работает механизм «метан-гидратного ружья», лавинообразно повышающий парниковый эффект. И это – мы ещё не трогаем светимость.
Теоретически, увеличение светимости Солнца до максимума – через 3 миллиарда лет она поднимется на 40%, – приведёт к росту средней температуры на Земле на 60 градусов, – до 75 по Цельсию. Что ниже точки кипения. И, это, во-первых, средней. Сейчас температуры на планете колеблются в диапазоне 120 градусов. Очевидно, что экстремальные средние температуры не исключают наличие времён года или регионов с температурами умеренными.
...Во-вторых, уже при увеличении светимости на 10% расчёты теряют смысл, так как перестаёт выполняться условие неизменности состава атмосферы. Увеличение испарения поднимет парниковый эффект… с одной стороны. С другой же, увеличит альбедо планеты, окутавшейся белыми облаками. Какая из тенденций возобладает, – точнее, как сместится точка равновесия, – современные модели предсказать не позволяют.
...Как следствие, на схемах, границы зоны обитаемости, как правило, размыты. Даже если мы ищем «вторую Землю», – что представляет собой наиболее логичных подход, ибо при существенных отклонениях на пути эволюции жизни возникают того или иного рода проблемы, – «зона» даёт лишь приблизительные ориентиры. Это диапазон орбит, где – при наличии планеты подходящей массы, – высокоорганизованная жизнь должна существовать с большой вероятностью.
При этом, – и данный аспект следует понимать, – концепция «зоны обитаемости» не работает, и упоминание «Златовласок» неправомерно, – если мы строим рассуждения от планеты. То есть, во всех случаях, когда экзопланета у нас уже есть. Если планета найдена, кроме светимости звезды при моделировании условий приходится учитывать массу факторов. Начиная с возраста. Некоторое время после образования системы светимость вообще не влияет на планетарные условия. Планета массой 0.1 земную самоотапливается примерно миллиард лет, при массе же в 10 земных – накопленного на этапе роста ударного тепла хватит на 10 миллиардов лет…
Плюс, прогрессивно растущая с массой планеты плотность атмосферы. То есть, суперземли, – ныне считающиеся наиболее перспективными, «сверхобитаемыми», – внешних берегов зоны обитаемости просто не видят. Как минимум, если судить о жизнепригодности только по наличию жидкой воды. С другой стороны, тяжёлые планеты склонны к перегреву, и, как следствие, потенциально обитаемыми считаются именно суперземли формально в зону обитаемости не попадающие, а находящиеся вне её.
Но и с внутренней границей непросто. Есть, например, мнение, что в самом начале времён, пока планета не растеряла первичную атмосферу, неразличимо короткий срок – 100 тысяч или миллион лет – дожди могли идти даже на Меркурии. Ночами, – хотя сутки и составляли 5-6 часов.
Для планет же находящихся в гравитационном захвате образуется три «зоны обитаемости», – внутренняя (вода не кипит на ночной стороне), средняя и внешняя (моря находятся на дневной, а ночная покрыта льдами). И в сумме все три оказываются вдвое шире, чем для планеты вращающейся.
...Мысль могла потонуть в словах, так что её имеет смысл подчеркнуть ещё раз. «Зона обитаемости» – характеристика звезды. Мы видим, что она с возрастом смещается наружу, видим, как она зависит от массы светила. И очень примерно – плюс-минус – она соответствует радиусам орбит землеподобных планет, покрытых океанами, достаточно «взрослых», чтоб жизнь на них успела надышать кислород и выйти на сушу. Вот в таких пределах данная сущность полезна.
В случае, если планета отличается от указанного выше стандарта, её попадание или не попадание в «Златовласку» ни о чём уже не говорит. Через пару миллиардов лет Марс окажется в зоне Златовласки… Но это же для Земли «зона». Где находится зона Златовласки для Марса, надо разбираться, исходя из особенностей планеты.