Ответ даёт гарвардский физик профессор Ави Лёб
Самые распространенные звезды — это карлики с массой в десять раз меньше массы Солнца. Они живут триллионы лет (по расчетам здесь), что более чем в сто раз превышает срок жизни Солнца. Если бы вокруг маломассивных звезд часто возникала разумная жизнь, то в будущем мы бы оказались рядом с карликом. Почему же с космологической точки зрения мы находимся рядом с Солнцем именно сейчас?
Этот вопрос я задавал десять лет назад в статье, опубликованной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, с которой можно ознакомиться здесь.
Поскольку карликовые звезды слабее Солнца, обитаемая зона вокруг них, где на поверхности планеты, подобной Земле, может существовать жидкая вода, находится ближе к звезде, чем расстояние между Землей и Солнцем, определяемая как астрономическая единица и сокращенно обозначаемая как AU.
Например, ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, имеет массу 0,12 массы Солнца и светимость, составляющую всего 0,16 % светимости Солнца. Ее обитаемая зона находится в диапазоне от 0,023 до 0,054 астрономической единицы (как описано здесь), что соответствует орбитальному периоду от 3,6 до 14 земных суток. Каменистая планета, вращающаяся в этой зоне, испытывает сильные приливы и отливы, которые, подобно приливам и отливам на Земле, приводят к синхронизации периода вращения планеты с периодом обращения вокруг звезды. Такая синхронизация минимизирует энергию системы и означает, что на планете всегда будет одна сторона, обращенная к звезде, и одна, обращенная в противоположную сторону.
Как оказалось, в обитаемой зоне Проксимы Центавра находятся две планеты (как сообщается здесь): Проксима b с массой около 1,1 массы Земли, радиусом орбиты 0,05 а. е. и периодом обращения 11,2 земных суток и Проксима d с массой около 0,26 массы Земли, радиусом орбиты 0,029 а. е. и периодом обращения 5,1 дня.
Проксима Центавра подвержена мощным вспышкам (как сообщается здесь), которые могут привести к потере атмосферы близлежащих планет, таких как Проксима b или Проксима d. Без атмосферы эти планеты будут похожи на современный Марс, где на поверхности нет жидкой воды. Это связано с тем, что вода на поверхности может существовать в жидком состоянии только при наличии внешнего атмосферного давления. Отсутствие жидкой воды, в свою очередь, лишило бы Проксиму b и Проксиму d возможности для развития известных нам форм жизни на поверхности. Сочетание приливной блокировки и отсутствия атмосферы, которая могла бы сгладить разницу температур на поверхности, приводит к значительному постоянному температурному контрасту между дневной и ночной сторонами этих планет.
Массивных звезд меньше, чем звезд с массой Солнца. Кроме того, они ярче и живут меньше, чем Солнце. Они преобладали в ранних галактиках, когда Вселенная была моложе и ее возраст был сопоставим с возрастом этих звезд. Не стоит удивляться тому, что в нынешнюю космическую эпоху мы находимся в Солнечной системе, ведь возраст Солнца, составляющий 12,2 миллиарда лет (по расчетам здесь), сопоставим с нынешним возрастом Вселенной — 13,8 миллиарда лет.
В недавней статье, написанной в соавторстве с моим блестящим постдоком Девешем Нандалом, с которой можно ознакомиться здесь, мы показали, что интенсивное ультрафиолетовое излучение и мощные ветры массивных звезд делают их непригодными для жизни в течение того периода времени, который необходим для развития сложных форм жизни на Земле. В частности, звезда с массой в 9 масс Солнца сохраняет обитаемую зону только в течение 30 миллионов лет на расстоянии около 100 астрономических единиц от центра, и эта короткая полоса потенциальной обитаемости исчезает для звезд с массой более 15 масс Солнца.
Кроме того, в ранних звездах молодой Вселенной было мало тяжелых элементов, необходимых для формирования каменистых планет и углеродной химии земной жизни.
Эти универсальные соображения дают правдоподобное объяснение тому, почему мы находимся не рядом с массивной звездой в прошлом и не рядом с карликовой звездой в будущем, а рядом со звездой среднего возраста, такой как Солнце, в нынешнюю космическую эпоху.
Если оставить политику за скобками, то с космологической точки зрения жизнь могла бы сложиться для нас и лучше.
© Перевод с английского Александра Жабского.