И я присоединяюсь в этом к гарвардскому физику профессору Ави Лёбу
В новой статье, которую я написал в соавторстве со своим блестящим постдоком Девешем Нандалом (доступна здесь), говорится о том, что мы должны быть благодарны за то, что имеем.
Забудьте о недовольстве земной геополитикой и жалобах на своих собратьев по планете. Взгляните на самые яркие звезды на ночном небе. Согласно новому исследованию, недвижимость вблизи этих массивных звезд малопригодна для жизни в нашем космическом соседстве — галактике Млечный Путь.
Нам, жителям Земли, очень повезло, что мы живем рядом с Солнцем. Эта звезда обеспечивала необходимое количество тепла для поддержания жизни в том виде, в котором мы ее знаем, на протяжении 4,2 миллиарда лет. Об этом можно судить по нашему последнему универсальному общему предку — микробу, который на ранней Земле питался водородом и углекислым газом, как сообщается здесь.
Поток света, достаточный для поддержания жидкой воды на поверхности каменистой планеты с атмосферой, определяет обитаемую зону вокруг любой звезды. Вблизи тусклых карликовых звезд обитаемая зона находится ближе к звезде. У нашего ближайшего соседа, красного карлика Проксимы Центавра, обитаемая зона примерно в 20 раз ближе к звезде, чем у Солнца. В 2016 году на таком расстоянии от звезды была обнаружена каменистая планета, получившая название Проксима b. Планеты в обитаемой зоне часто встречаются вокруг карликовых звезд, которые являются самой многочисленной и долгоживущей популяцией звезд.
Это порождает серьезный парадокс, о котором я писал в статье 2014 года, опубликованной здесь. На долю карликовых звезд приходится около 90% звезд в галактике Млечный Путь, и самые маломассивные из них — с массой до 0,07 массы Солнца — живут в тысячу раз дольше Солнца. Учитывая эти факты, возникает вопрос: почему сегодня мы живем рядом с Солнцем, а не с обычной карликовой звездой в будущем?
Вероятное объяснение состоит в том, что у карликовых звезд, таких как Проксима Центавра, есть ветры, и они часто вспыхивают. Поскольку обитаемая зона находится ближе к звезде, ее ветры могут выдувать атмосферу с обитаемых планет, а интенсивные вспышки ультрафиолетового и рентгеновского излучения могут уничтожить любую жизнь на поверхности (как обсуждалось в статье 2017 года, которую я написал в соавторстве со своим тогдашним постдоком Манасви Лингамом).
А как насчет звезд, которые массивнее Солнца? Насколько пригодны для жизни их планеты? Этот вопрос рассматривается в новой статье.
Массивные звезды преобладают в молодых звездных скоплениях. Можно было бы наивно предположить, что они благоприятны для жизни. Зона обитаемости находится дальше от этих ярких звезд, а значит, там может быть больше планет. Однако наша статья показывает, что из-за сильных ветров и ультрафиолетового излучения умеренный климат на планетах в зоне обитаемости распространяется на более удаленные орбиты, где удерживать атмосферу сложно.
В новой статье эволюционные пути массивных звезд сопоставляются с климатическими границами и пределами сохранения атмосферы. Пригодность для жизни определяется тремя взаимодополняющими способами: (1) общим временем существования обитаемой зоны; (2) максимально продолжительным временем непрерывного пребывания планеты в этой зоне на фиксированной орбите; (3) максимальным количеством аналогов Земли, которые могут находиться в обитаемой зоне. Эти результаты сопоставляются с распределением звездных масс в галактике Млечный Путь, чтобы оценить количество аналогов Земли, которые удовлетворяют принятым критериям климата и сохранения атмосферы.
Наши расчеты показывают, что звезды с массой более 10 масс Солнца резко теряют способность поддерживать жизнь. При массе звезды в 9 масс Солнца жизнь может существовать в течение 31 миллиона лет при характерных радиусах, в 74–127 раз превышающих расстояние от Земли до Солнца (астрономическую единицу), а при массе в 12 масс Солнца жизнь становится кратким и крайне узким эпизодом, длящимся всего миллион лет при орбитальных радиусах от 256 до 263 астрономических единиц. При массе звезды более 15 масс Солнца жизнь на планете невозможна. В целом количество обитаемых планет в Млечном Пути зависит от массы звезды-хозяина. На массивные звезды с массой более 8 масс Солнца приходится всего 0,01 % от общего числа планет в обитаемой зоне. Кроме того, из-за короткого времени существования обитаемой зоны вокруг массивных звезд эволюция сложных форм жизни маловероятна.
Помимо того, что количество пригодных для жизни планет вблизи массивных звезд невелико, их сложно обнаружить. Из-за больших расстояний между ними и звездами их легче отделить от светила, но звездный свет, отраженный от их поверхности, или их тепловое излучение составляют лишь малую часть общего света, излучаемого яркой звездой, что делает их обнаружение практически невозможным даже с помощью самых мощных коронографов, предназначенных для блокировки звездного света.
Подводя итог, можно сказать, что мы должны быть благодарны Солнцу за стабильное тепло, которое оно дарит нам на протяжении миллиардов лет. В этот День святого Валентина нет ничего лучше, чем выразить признательность постоянному партнеру, который согревает вас и держится на достаточном расстоянии, чтобы не оказывать на вас вредного воздействия своей высокой энергией.
В книге Екклесиаста 1:9 говорится:
Что было, то и будет;
что делалось, то и будет делаться;
нет ничего нового под солнцем.
Согласно новой статье, эти свойства Солнца — благословение. Утверждение «нет ничего нового под солнцем» останется в силе в течение следующих миллиарда лет, прежде чем Солнце станет ярче и испарит всю жидкую воду с поверхности Земли.
В течение 7,6 миллиардов лет оболочка Солнца может поглотить Землю (как рассчитано здесь). Ничто хорошее не вечно, но пока сохраняется пригодность для жизни — пусть все наслаждаются солнцем и перестанут ссориться друг с другом.