Глава 17 Уникална ли е Земята?

Миналият век влезе в историята като първата велика ера на изследване на Слънчевата система, тъй като най-накрая започнахме да се запознаем със своята космическа общност. Засега никъде не се откри живот, независимо от всички усилия, вложени за изучаване на Меркурий, Венера, Луна, Марс, Юпитер и Сатурн с помощта на автоматични и пилотирани космични апарати. На Земята са проведени детайлни химични анализи на метеорити, идващи от междупланетното пространство.

Неуспехите в търсенето на живот на всички тези обекти притеснява, но въпреки това ние се придвижваме напред. В допълнение, почнахме по-добре да разбираме как е могъл да възникне животът на Земята и на други планети, благодарение на изследванията при осъществяване на програмата „Викинг” и анализа на събраните данни и биологични експерименти на Марс. Във външните области на Слънчевата система са открити условия, напомнящи на онези, които са съществували на първичната Земя: атмосфери, богати на водород, в които под действие на топлина и ултравиолетово излъчване простите молекули се превръщат в по-сложни съединения. В някои метеорити са открити доказателства за такива реакции, тъй като в тях е открито органично вещество, включващо няколко типа полимери и даже някои аминокиселини и основи на нуклеотиди, които са присъщи на земната биохимия. Тези открития насърчават, тъй като потвърждават хипотезата за произхода на живота на Земята, а също за общността на фундаменталните процеси, водещи до възникване на живот навсякъде във Вселената. Като научавахме повече за Марс и Венера, ние можахме по-добре да оценим онова загадъчно съчетание от условия, което трябва да бъде на планетата, за да се превърне тя от обект с разнообразни химични реакции в свят, където е възможно зараждане и съществуване на живота. Защо в Слънчевата система това съчетание на условия е възникнало само на Земята? Какви са особеностите на нашата планета, благодарение на които тя се откроява от другите планети и техните спътници и става убежище за развитие на живота? Уникална ли е Земята като единствено място на разумен живот в нашата Галактика?

Отличителни особености на Земята

Ако се ограничим с най-основните характеристики на планетите, които не се явяват прозводни от други характеристики, лесно ще покажем три особености, които правят Земята уникална в Слънчевата система: разстояние до Слънцето, размер и относително голяма маса на естествения й спътник. И трите характеристики са много важни за произхода и развитието на живота.

Да предположим, че орбитата на Земята се е изменила, така че ние се оказваме на орбитата на Венера. Не е трудно да се предскаже каакво ще се случи. По-високата интензивност на слънчевото излъчване би повишила средната температура на нашата планета, което ще ускори изпарението на водата и ще увеличи съдържанието на водна пара в атмосферата. Водната пара затруднява излъчването на топлината от повърхността на Земята в космическото пространство, което води още до увеличаване на температурата, още по-усилено изпарение и т.н. земята ще бъде подложена на действието на неконтролируем парников ефект, който е довел до изчезване на водата на Венера. Високата температура ще доведе в крайна сметка до образуване на Земята на мощна атмосфера от въглероден диоксид, подобна на атмосферата на Венера.

А сега да предположим, че Земята е преминала на орбитата на Марс. Тогава намалението на постъпващата слънчева енергия, вследствие на увеличение на разстоянието до Слънцето, би предизвикало охлаждане на океаните и увеличаване на ледените полярни шапки; това ще повлече след себе си до намаляване на количеството водна пара в атмосферата и би увеличило отражателната способност на нашата планета. Следователно, температурата още би се понижила и т.н. дотогава, докато не получим неконтролируем хладилник. В екстремалния случай Земята би се покрила напълно със слой лед. Може да си представим и междинни ситуации, при които мощна атмосфера от въглероден диоксид запазва по-топъл климат или пък подходяща за обитаване среда съществува само близо до екватора. Но на още по-отдалечена орбита Земята би се лишила и от тези възможности. Очевидно, за нас е по-добре да си останем на съвременната орбита около Слънцето.

Вече обсъдихме проблема с размерите на планетите. Най-големите планети запазват водорода, а прекалено малките въобще не могат да удържат атмосфера. Това ограничение означава повече от простата способност да се удържа вече съществуваща атмосфера. Както отбелязахме в гл. 12, планетите с размери на Земята имат повече шансове за образуване на умерена среда, отколкото планетите от рода на Марс и Меркурий. При по-голям обект с голяма вероятност се образува плътна атмосфера, защото той отделя и натрупва повече летливи елементи в периода на формиране и на следващите стадии.

Така, размерът и положението спрямо централното светило са два решаващи фактора от гледна точка на пригодността на планетата за живот. А какво можем да кажем за Луната? Наличието на голям естествен спътник не играе роля за развитието и съществуването на живота, ако не смятаме общоизвестното влияние на Луната на различни проявления на живота, като романтичните истории при хората и хвърлянето на хайвера при рибите. Но Луната, очевидно, ни е дала още две преимущества. Първо, тя предизвиква високи приливи, които са могли да изиграят решаваща роля в образуването на микросреда, подходяща за зараждане на живота. Второ, тя стабилизира ориентацията на оста на въртене на Земята. Ние показахме, че колебанията на наклона на оста на въртене на Марс спрямо равнината на неговата орбита могат да предизвикат силни изменения на климата. Тези колебания се обясняват със съвместното действие на гравитационните сили на Слънцето и Юпитер. Разчетите показали, че ледниковите периоди на Земята, довели до измиране на много видове, вероятно са настъпили вследствие на много малки изменения на наклона на оста на въртене, а също и на ексцентрицитета на орбитата. Последствията от тези изменения биха могли да се окажат по-драматични, ако притеглянето от близко разположения голям спътник не ги потискаше. Изменения на климата на планетата, по-силни, отколкото в ледниковите периоди, вероятно биха били фатални за развиващия се живот.

От друга страна, съвсем не е задължително да има голям спътник за осигуряване на необходимата стабилност. Ако периодът на въртене на Земята беше много по-голям или много по-малък, стабилност също щеше да се постигне. Например, наклонът на оста на въртене на Венера е стабилен при период на въртене от 243 денонощия. Системата Земя – Луна обезпечава стабилност при 24-часов период на въртене. Как би се развил живот на планета с по-малък или по-голям период на въртене? За това можем само да гадаем, но отчитайки способността на различните форми на живот на Земята лесно да се приспособяват към различна продължителност на дневното осветление (пингвини и бели мечки живеят в условия на дълги полярни дни и нощи), можем да предположим, че доста различаващ се период на въртене от земния, не би бил съществена пречка за развитие на живот на планетата. Отсъствието на високи приливи, предизвиквани от Луната, също не би било фатално. Слънчевите приливи и измененията на нивото на водата,, свързани с климата, могат да се окажат напълно достатъчни за създаване на приемлива микросреда за обитаване.
Планетни системи на други звезди
Ние се надяваме да открием планетни системи близо до звезди от спектрални класове от F5 до К8 – звезди, които по продължителност на живот и светимост напомнят на нашето Слънце, тъй като теорията за произхода и еволюцията на Слънцето и неговите планети е напълно приложима към планетни системи на такива звезди. Очакмаме с нетърпение да открием твърди вътрешни планети с атмосфери, възникнали в резултат на дегазация, изветряне и изпаряване на леките химични елементи, т.е. в резултат на същите процеси както в атмосферата на планетите от земната група. Ако вземем за образец нашата Земя, може да заключим, че една от тези вътрешни планети с голяяма вероятност ще се окаже на орбита на подходящо разстояние от звездата. В нашата Слънчева система Земята се намира на подходящото място, а Марс и Венера – недалеч от него. Освен това, две планети (Земята и Венера) имат подходящите размери и една от тях заема „правилното” положение. Това навежда на мисълта, че във всяка втора планетна система може да има планета с подходящи размери и на „правилното” разстояние. Оптимистите твърдят, че тъй като ние съществуваме, почти всяка планетна система трябва да има планета с подходящи размери и орбита. От такава оптимистична оценка следва, че или винаги трябва да има планета с размерите на Земята, или планета с размерите на Марс, но разположена по-близо до Слънцето и способна да осигури условия за живот. Всяка от тези хипотези, или и двете, могат да се окажат правилни, но поради липсата на фактически данни, по-добре да сме внимателни.

Колкото и да е парадоксално, но Луната не ни дава покой. Ние не разбираме, защо нашият спътник е толкова голям (в сравнение със Земята) и даже не знаем как се е образувал, а това не позволява да се правят точни прогнози за други плбанетни системи. Но както вече обсъдихме, наличието на масивен спътник вероятно не е така важно в сравнение с двете други изисквания. Затова можем да заключим, че всяка четвърта планетна система, вероятно има подобна на Земята планета в правилното „положение” спрямо централната звезда и с достатъчно устойчив климат за развитие на живот. Тази оценка се основава на предположението, че половината от всички планетни системи трябва да имат планета с подходящи размери и положение, а половината от тях или няма да се нуждаят от масивен спътник, предотвратяващ изменение на наклона на оста, или ще имат спътник, подобен на нашия.

Не трябва да се мисли, че този извод е точен, защото дава числени оценки. Може би, вследствие на други особености, още ни неизвестни, Земята да е уникална или почти уникална. Например, ние пренебрегнахме факта, че от всички планети на Слънчевата система само на Земята има океани. Голямото количество течна вода несъмнено способства за развитието на живота и ние предполагаме, че на планетата обезателно ще има вода, ако тя има подходящи размери и положение.

Но и други фактори, например разпределението и броя на богатите на летливи елементи метеорити и комети в първичната Слънчева система, може да са изиграли значителна роля в появата на течна вода. Накрая ще подчертаем, че съществуването на планета, такава като Земята, въобще не гарантираразвитие на живот на нея, а от друга страна, не трябва да се твърди, че убежище за живот може да стане само планета, подобна на Земята. Ние още търсим доказателства за живот на Марс, а някои учени предполагат, че топлите области на атмосферата на Юпитер също могат да са населени с живи организми. Но засега от нашия опит следва, че планети, подобни на Земята, се явяват най-вероятни среди за обитаване, а вероятност е това понятие, което сме длъжни да използваме при търсене на живот зад пределите на Слънчевата система.

На нас ни се иска да имаме възможност да изследваме други планетни системи, за да се убедим дали са верни нашите предположения или все пак Слънчевата система притежава някакво необикновено свойство, от което са лишени другите планетни системи. За съжаление, днес не сме в състояние да проведем такова сравнително изучаване, тъй като ни е известна засега една планетна систем и само един пример за живот. Но интуицията ни подсказва, че би трябвало да съществуват и други системи. С натрупването на знания за Вселената у хората постепенно изчезна чувството за уникалност. Древните астрономи са смятали Земята за център на Вселената. След откриване на орбиталното движение на Земята около Слънцето останало убеждението, че Слънцето трябва да е център на звездната система. Когато се изяснило, че Слънцето е разположено в спирален ръкав далеч от центъра на Галактиката, започнаха да смятат нашата Галактика за една от най-големите във Вселената. Сега знаем, че и това не е вярно. Работата не е в това, че ние въобще не сме уникални, а в това, че астрономическата Вселена съдържа много малко истински уникални обекти. Съществуват много квазари и пулсари, макар в началото да били известни един или два, много свръхнови, много звезди, богати на елемента европий, и много плътни междузвездни облаци. Тези разсъждения навеждат на мисълта, че съществуват много планетни системи, макар досега да не са наблюдавани пряко.

В полза на това предположение свидетелства изучаването на двойни и кратни звезди. Повечето звезди в нашата Галактика, и очевидно в другите галактики, влизат в състава ва двойни, тройни и т.н. звездни системи. В много двойни звездни системи двете компоненти се разполагат много близо една до друга, типичното разстояние между тях е примерно равно на разстоянието от Слънцето до Нептун. Това относителво неголямо разстояние, хиляди пъти по-малко от средното разстояние между съседни звезди, говори, че формирането на звездите от междузвездни облаци едва ли води до образуване на единични обекти. Разпространеността на кратните системи с размери от порядъка на размерите на нашата планетна система навежда на мисълта, че в случаите, когато наблюдаваме звезда, нямаща близък видим съсед, около нея могат да съществуват неголяма слаба звезда или планетна система, като резултат от фрагментацията на първичния облак, от който е възниквала звездата.

Нашата Слънчева система съдържа доказателства за тази тенденция към фрагментация при образуване на масивни обекти. Планетите-гиганти Юпитер и Сатурн са обкръжени от цели свити от спътници, при това пет вътрешни спътника на Юпитер или шест спътника на Сатурн са се формирали заедно със самите планети. Само две от планетите на Слънчевата система нямат спътници. Работата е в това, че Меркурий и Венера са прекалено близо до Слънцето.
Как да се открият други планетни системи?
Тези косвени аргументи обнадеждават, но ние бихме предпочели наблюдателни данни, доказващи съществуването на други планетни системи. За съжаление се оказва, че такива данни е много трудно да бъдат получени. Планетите светят с отразена светлина, която е много по-слаба от блясъка на осветяващите ги звезди. Освен това, планетите се придържат към своята звезда и ние трябва да търсим слабо светеща точка почти на това място на небето, където се разполага самата ярка звезда. При такова огромно различие в блясъка даже най-добрите телескопи на Земята не биха могли да открият планета с размерите на Юпитер на орбита около най-близката до нас звезда при разстояние на планетата от звездата, равно на разстоянието от Юпитер до Слънцето.

А не може ли да се откриват планети близо до други звезди без да ги виждаме? За това има четири способа. Първият способ – да се построи мощен телескоп, който да се разположи в космоса, за да се отстранят атмосферните смущения. Вторият способ – да се опита да се открият планети не по тяхната слабо отразена светлина, а по гравитационните смущения (пертурбации), които те внасят в движението на централната звезда. Третият способ – да се търси доплерово отместване в спектъра на централната звезда при движение на планетата около нея, тъй като планетата „дърпа” звездата отначало на едната страна, а после на другата. Четвъртият способ – да се опита да се регистрира радиоизлъчване на планети от вида на Юпитер. В крайна сметка в Слънчевата система радиоизлъчването на Юпитер често превъзхожда радиоизлъчването на Слънцето

Всеки от тези способи може да даде положителни резултати. През 2009 година започна работа космическият телескоп Кеплер. Този телескоп-рефлектор с диаметър 2,4 м е изведен на околоземна орбита, далеч зад границата на областта, в които съществуват атмосферни смущения. С помощта на оптическия метод на аподизация (специална технология, широко използвана при направата на специални свръхмощни микроскопи и телескопи за усилване на светлинните сигнали и подобряване качеството на изображението) може да се направи разделителната способност на телескопа достатъчна за откриване на слабо светещи точки, съответстващи на планети с размерите на Юпитер, разположени близо до ярки звезди. Друга възможност се заключава в използване на Луната като екран. В момента, когато преминавайки пред звездата, Луната покрива светлината от нея, се облекчава регистрацията на светенето на обикалящата около нея планета. Много са планетите, открити от телескопа Кеплер.

Вторият метод е основан на гравитационното въздействие на планетата върху звездата, точно равно по големина и противоположно по посока на гравитационното въздействие на звездата върху планетата. Тъй като масата на звездата е много по-голяма от масата на планетата, планетата обикаля по голяма орбита, а звездата – по малка орбита около общия център на масите на системата. Центъра на масите се движи по гладка траектория около центъра на Галактиката, а звездата се „клати” спрямо тази траектория под действие на гравитационното притегляне на планетите.

Третият метод е основан на ефекта на Доплер, т.е. на изменение на дължината на вълната при относително движение на източника на светлина към налюдателя или от него. Ако около звезда обикаля планета, то звездата описва неголяма орбита около центъра на масите на системата звезда-планета. Вместо да се опитваме непосредствено да наблюдаваме движението на звездата, може да се пробва да се регистрира изменение на нейната скорост спрямо нас (лъчева скорост). Тези изменения възникват, защото намирайки се на едната страна на орбитата, звездата се движи към наблюдателя, а на другата – от наблюдателя, така че на средната скорост на звездата последователно се наслагват съставящи с различен знак. При движение около звезда, подобна на нашето Слънце, планета с масата на Юпитер би предизвикала изменение на скоростта на звездата с 0,01 км/с, което може да се регистрира с чувствителна апаратура.

Четвъртият метод изисква използване на радиотехнически средства. Когато се разсъждава за цивилизации, възможно съществуващи на други планети, се говори преди всичко за използване на радиовълните за обмен на информация. Значително по-пряката възможност за радиооткриване на други планети не е свързана с присъствие на технически развита цивилизация и затова заслужава обсъждане в този раздел. В някои периоди, на някакви честоти Юпитер изпуска много по-мощен поток радиоизлъчване от Слънцето. С други думи, астрономи от друга планетна система, наблюдавайки нашата Слънчева система при съответните условия, с помощта на чувствителни радиоантени биха регистрирали на пръв план Юпитер, а на втори – Слънцето. Ако насочим радиотелескоп към друга звезда и открием изблици на радиоизлъчване, подобни на приеманите от Юпитер, може с някаква увереност да се твърди, че около звездата обикаля планета от типа на Юпитер. Нашите антени и приемници вече са достигнали необходимата чувствителност за такива наблюдения.

В ожидании дальнейшей разработки описанных (и других, которые, не­сомненно, будут придуманы) методов обнаружения планетных систем по­размыслим о том, какие из соседних звезд являются подходящими канди­датами для таких поисков. Многие ученые убеждены в распространенности планетных систем и полагают, что любая явно одиночная звезда спек­трального класса, близкого к солнечному, должна иметь планеты. Нас, ко­нечно, больше всего интересуют планеты у звезд, ближайших к Солнцу, поскольку контакт с ними с помощью ракет или радиосигналов был бы проще всего. Поэтому мы начнем со знакомства с 23 звездными система­ми, которые располагаются в пределах 4 пс от Солнца (табл. 17.1).

Отметим, что половина этих систем-кратные. Лишь у трех звезд (а Центавра, Сириуса и Проциона) светимость больше, чем у Солнца, т.е. только эти три звезды лежат на главной последовательности выше Солн­ца. Другие звезды или располагаются значительно ниже на главной после­довательности и в основном относятся к спектральным классам К и М, или (как компоненты Сириуса и Проциона) достигли стадии белых карли­ков (гл. 6). Хотя Солнце, вообще говоря, является заурядной звездой, мож­но считать, что нам повезло: оно превосходит 90% всех звезд по массе,

Звезды в пределах 4 пс вт Солнца.

Жирным шрифтом выделены звезды, наиболее похожие на Солнце

Название звезды Расстояние, пс Спектральный Светимость (све- Масса, если она

ца = 1) Солнца = 1)

а значит, и по светимости. Кроме того, звезды высокой светимости, такие, как Сириус (его светимость в 23 раза выше, чем у Солнца), не могут су­ществовать так долго, как Солнце; действительно, возраст Сириуса не дол­жен превышать миллиарда лет, иначе он уже покинул бы главную после­довательность, как его спутник - белый карлик.

Мы уже указывали, почему желательно, чтобы звезды провели на глав­ной последовательности минимум 5 млрд. лет-в этом случае больше ве­роятность обнаружить планету с разумной цивилизацией. Это требование исключает из рассмотрения Сириус и снижает шансы Проциона А. Если у звезды есть планеты, то нужно, чтобы по крайней мере на одной из них было достаточно тепло для существования жизни. В соответствии с пред­положением, что вода или аммиак могут служить растворителями, тре­буемыми для жизни (с. 241), нам, по-видимому, нужны температуры в пределах от 0 до 100°С (если растворителем является вода) или от — 108 до — 33°С (если эту роль играет аммиак). Поэтому мы ищем температуры в диапазоне от — 108 до + 100°С, отдавая предпочтение более высоким значениям.

Мы знаем, что в Солнечной системе только на Земле и на Марсе тем­пературы лежат в указанных пределах. Венера, которая в отсутствие ат­мосферы имела бы температуру + 45°С, обладает атмосферой из углекис­лого газа, обеспечивающей температуру на поверхности 475°С. Возможно, однако, что Венера-исключение, и, если бы планета была несколько мень­ше, может быть, ее судьба сложилась бы иначе; тогда получается, что Солнце или подобная ему звезда могут обеспечить подходящие темпера­туры на планетах, которые находятся от светила на расстояниях от 0,7 до 2,0 а. е. Такова относительно узкая зона, пригодная для обитания (рис. 17.4), дальше от Солнца температуры становятся слишком низкими для жизни, а ближе к Солнцу надежды на существование жизни перечерки­ваются чрезмерно высокой температурой. Но эти пределы могут несколь­ко меняться в зависимости от химического состава атмосферы.

Как следует из списка звезд в табл. 17.1, чтобы иметь подходящие тем­пературные условия и, значит, быть пригодными для обитания, планеты должны располагаться значительно ближе к слабым звездам классов К и М, составляющим большинство в списке, чем к звезде типа Солнца. Эти звезды с низкими светимостями обладают чрезвычайно длительной про­должительностью жизни, так что, если вокруг них обращаются населенные живыми существами планеты, их обитатели могут рассчитывать на многие десятки миллиардов лет непрерывного сияния звезды, а не на 10 или 11 млрд. лет, которые подарит Земле наше Солнце.

Но на каком расстоянии должна находиться планета, скажем, от звезды Барнарда спектрального класса М5? Эта звездная система, занимающая второе место в списке ближайших к Солнцу звезд, включает одну слабую красную звездочку, светимость которой составляет менее 0,002 светимости

Солнца! Чтобы планета получала от звезды Барнарда столько же энергии на каждый 1 м² в 1 с, сколько мы получаем от Солнца, она должна быть в 45 раз ближе к звезде Барнарда, чем Земля к Солнцу. Иными словами, даже расстояние Меркурия от Солнца значительно превосходит макси­мальное расстояние планеты от звезды Барнарда, при котором планета получала бы достаточно тепла для существования жизни (рис. 17.4).

При таких близких расстояниях возникает другая трудность: возможно установление гравитационной связи между орбитальным движением и вра­щением планеты. При этом планета всегда будет обращена к звезде одним и тем же полушарием. Такому процессу подверглись Луна и пять внутрен­них спутников Юпитера, а у Меркурия благодаря эксцентриситету орбиты установилось резонансное соотношение 3 :2 (с. 276). Как скажется на жизни такая блокировка вращения? Мы бы предпочли какие-либо изменяющиеся условия: увлажнение и высыхание, замерзание и таяние,-которые содей­ствовали бы протеканию первичных химических реакций, благодаря ко­торым зарождается жизнь. Но, быть может, есть иные пути, ведущие к тем же результатам? Наличие достаточно мощной атмосферы на одной из планет, находящейся в резонансе с центральным светилом, могло бы обес­печить подходящие изменения условий облучения при непрерывном дне Солнца! Чтобы планета получала от звезды Барнарда столько же энергии на каждый 1 м² в 1 с, сколько мы получаем от Солнца, она должна быть в 45 раз ближе к звезде Барнарда, чем Земля к Солнцу. Иными словами, даже расстояние Меркурия от Солнца значительно превосходит макси­мальное расстояние планеты от звезды Барнарда, при котором планета получала бы достаточно тепла для существования жизни (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Пригодная для обитания зона вокруг звезды определяется как сфериче­ская оболочка, в которой планета будет иметь «подходящую» темпера­туру для существования жизни. Если выбрать диапазон температур от - 108 до + 100°С, то у звезды, подобной Солнцу, пригодная для обита­ния зона простирается от 0,7 до 2,0 а. е. (слева). Пригодная для обитания зона вокруг значительно более слабой звезды Барнарда простирается лишь от 0,02 до 0,06 а.е. (справа).

При таких близких расстояниях возникает другая трудность: возможно установление гравитационной связи между орбитальным движением и вра­щением планеты. При этом планета всегда будет обращена к звезде одним и тем же полушарием. Такому процессу подверглись Луна и пять внутрен­них спутников Юпитера, а у Меркурия благодаря эксцентриситету орбиты установилось резонансное соотношение 3 :2 (с. 276). Как скажется на жизни такая блокировка вращения? Мы бы предпочли какие-либо изменяющиеся условия: увлажнение и высыхание, замерзание и таяние,-которые содей­ствовали бы протеканию первичных химических реакций, благодаря ко­торым зарождается жизнь. Но, быть может, есть иные пути, ведущие к тем же результатам? Наличие достаточно мощной атмосферы на одной из планет, находящейся в резонансе с центральным светилом, могло бы обес­печить подходящие изменения условий облучения при непрерывном днеили непрерывной ночи. Нельзя a priori вычеркнуть звезды-карлики спект­рального класса М из списка возможных светил с обитаемыми планетами, однако они представляются не столь подходящими объектами, как их ме­нее многочисленные, но более яркие собратья.

Пригодную для обитания зону вокруг звезд, т.е. место, где планеты могли бы иметь подходящие температуры для существования жизни, часто называют экосферой. Поскольку экосферы большинства звезд очень малы, так как они сияют слабее, чем Солнце, можно заметно сократить список, приведенный в табл. 17.1, при поисках наиболее подходящих звезд, около которых могут быть пригодные для обитания планеты. Если исключить также Сириус и Процион из-за их короткой продолжительности жизни, то в пределах 4 пс лучшими кандидатами с приемлемыми размерами экосфер останутся а Центавра, т Кита и е Эридана. Рассмотрим кратко каждую из этих кандидатур.

Система <х Центавра (рис. 17.5) состоит из двух довольно ярких звезд (светимость звезды А составляет 1,5, а звезды В-0,44 светимости Солнца) и третьей значительно более слабой звезды Проксимы Центавра, свети­мость которой в десять с лишним тысяч раз меньше, чем у Солнца. Рань­ше астрономы думали, что кратные звездные системы являются весьма не­подходящим местом для поисков планет, поскольку гравитационные воздействия компонентов препятствовали бы существованию устойчивых орбит планет. Однако расчеты показали, что эта точка зрения была слиш­ком пессимистичной. Планетные орбиты устойчивы в двойной звездной системе в двух случаях: если планеты обращаются вблизи одного из компо-

тов двойной (сами звезды обращаются вокруг общего центра масс), либо на большом расстоянии от нее.

Как а Центавра А (спектральный класс G2), так и а Центавра В (спект­ральный класс К5) вполне способны обеспечить жизнь на планетах при ус­ловии, что их орбиты достаточно близки к одной или другой из этих звезд. Поскольку расстояние между компонентами А и В примерно 25 а.е., мож­но вообразить планеты вокруг обеих звезд на орбитах, подобных орбитам внутренних планет нашей Солнечной системы. В этом случае для жителей планеты, обращающейся вокруг одной из звезд, вторая звезда светила бы в 1000 раз ярче нашей Луны, но все же в 1000 раз слабее звезды, вокруг ко­торой планета обращается. Эта «сверхлуна» в течение полугода была бы видна днем, а вторую половину года-ночью. Компоненты а Центавра имеют слегка отличающиеся цвета-желтый и оранжевый,-так что зре­лище будет еще прекраснее (рис. 17.6).

Во втором случае, когда планета обращается на большом расстоянии от двойной звезды, ее орбита должна напоминать орбиту Проксимы Цен­тавра (рис. 17.5). Хотя такие орбиты устойчивы, они не перспективны для поисков жизни, поскольку Проксима Центавра в любой момент времени настолько далека от а Центавра А и В, что обе звезды должны выглядеть

на ее небосводе не ярче нашей Луны. Следовательно, надеяться найти жизнь на такой планете-все равно, что рассчитывать на развитие жизни под влиянием лунного света, а это кажется невозможным. Можно, однако, вообразить планету, обращающуюся очень близко к самой Проксиме Цен- тазра. Но эта звезда спектрального класса М5 столь тускла и холодна, что здесь мы сталкиваемся с такими же условиями, как и при знакомстве со звездой Барнарда: планеты, пригодные для обитания, должны распола­гаться очень близко к звезде. Если бы Земля обращалась вокруг Прокси­мы Центавра на том же расстоянии, что и вокруг Солнца, наше новое «светило» выглядело бы как небольшой красный диск, в 60 раз более яр­кий, чем полная Луна (которая светит отраженным от Солнца светом), и в десять раз меньше Луны по размерам. С таким светилом у нас было бы мало надежды выжить, хотя мы бы, конечно, восхищались великолепным зрелищем звезд А и В, ярко сияющих в небе.

Более удалены от нас, чем система ос Центавра, следующие хорошие кандидаты: б Эридана и т Кита. Светимость е Эридана, звезды спектраль­ного класса К2, составляет лишь 30% светимости Солнца, т.е. примерно такая же, как у а Центавра В, но планета, которая обращалась бы вокруг этой звезды на расстоянии Меркурия или Венеры от Солнца, все же попа­дала бы в зону, пригодную для обитания. Звезда х Кита класса G8 больше похожа на Солнце, чем е Эридана, так как ее светимость составляет 47% солнечной. Можно ожидать довольно протяженной экосферы вокруг т Ки­та, большей, чем у £ Эридана, но меньшей, чем у Солнца. Возможными кандидатами являются также е Индейца и 61 Лебедя А, поскольку их спектральные классы лишь немного позднее, чем у е Эридана. Но их све­тимости ниже соответственно на 53 и 74%, поэтому они занимают не очень высокое положение в нашем табеле о рангах.

Звезды т Кита и е Эридана давно привлекали внимание ученых, изучав­ших возможности жизни около других звезд. С начала поисков радиосиг­налов до настоящего времени астрономы направляют свои антенны на эти две звезды в надежде, пока не оправдавшейся, обнаружить там цивилиза­ции. Система а Центавра не пользовалась таким вниманием прежде всего потому, что она недоступна радиотелескопам, расположенным в северном полушарии Земли, а это основные инструменты, которые пока использова­лись для поиска сигналов искусственного происхождения.

Как мы увидим при обсуждении вероятности обнаружения внеземной цивилизации (гл. 19), не следует ожидать, что удастся без труда обнару­жить цивилизацию при изучении первых же двух или трех звезд, особенно после короткого периода наблюдений. Но не следует полностью отказы­ваться от надежды, что хотя бы одна из соседних звезд может иметь пла­нету с гораздо более развитой цивилизацией, чем наша, и мы откроем ее, когда разработаем более подходящие методы для установления контактов. Какой великолепный способ доказать существование другой планетной системы!

Итак, рассмотрев 23 звезды в пределах 4 пс от Солнца, мы познакоми­лись с типичной областью нашей Галактики. Мы видим, что большинство звезд обладают слишком низкоіі светимостью, чтобы быть перспективны­ми кандидатами для поисков жизни на планетах, если ограничиться типа­ми условий, знакомыми нам по Солнечной системе. Но в Галактике, такой, как наша, так много звезд, что не надо разочаровываться, даже если при­дется исключить из рассмотрения маленькие холодные звезды. Как сле­дует из табл. 17.2, существуют миллиарды звезд, достаточно близких по

Таблица 17.2

Примерное число звеід различных спектральных классов, принадлежащих к главной последовательности

Спектральный класс	Примерная масса (масса Солнца = = 1)	Светимость (све­тимость Солн­ца = 1)	Доля от общего числа звезд *, %	Число звезд *
о	32	50 000	0,00002	55 000
в	6	300	0,09	360 000 000
А	2	10	0,6	2 400 000 000
F	1,25	2,0	2,9	12 000 000 000
G	0,9	0,9	7,3	28 000 000 000
К	0,6	0,2	15,1	60 000 000 000
М	0,2	0,005	73,2	293 000 000 000
* Мы приняли	общее число звезд	в Галактике равным 400-109. Звезды,		, не принадлежащие к главной
последовательности (и, следовательно, не включенные			в данный список),	составляют 0,8% общего числа
звезд.

своим характеристикам нашему Солнцу. Вероятно, нам просто придется расширить границы поисков на больший объем пространства, прежде чем мы наткнемся на сигналы другой цивилизации, несущиеся к нам со ско­ростью света.

Выводы

Мы начали эту часть с опасения, что из-за каких-либо чрезвычайно ред­ких характеристик нашей планеты, Солнечной системы или самого Солнца нам придется сделать вывод об уникальности нашей цивилизации в Галак­тике. Это опасение было порождено осознанием того, что на данной ста­дии изучения Солнечной системы наша планета оказалась единственным приютом жизни. По-видимому, существуют важные причины для такой аномалии: размеры Земли и ее расстояние от Солнца. Если бы Венера и Земля поменялись местами, населенной оказалась бы Венера при усло­вии, что она сформировалась бы на месте Земли, т. е. имела бы ту жесмесь летучих элементов. Луна сыграла важную роль в происхождении жизни, стабилизируя наклон оси вращения Земли и увеличивая амплитуду океанских приливов, но подобная стабилизация достижима при более быстром или более медленном вращении, а подходящие условия для ран­них стадий жизни могли возникнуть и при менее сильных приливах.

Другие планетные системы также должны иметь твердые внутренние планеты, причем примерно один шанс из четырех, что среди них найдется планета подходящего размера, на требуемом расстоянии от светила и с не­обходимым периодом вращения, если считать Солнечную систему типич­ной. К сожалению, у нас пока нет прямых свидетельств существования ка­ких-либо других планетных систем. Однако имеется много косвенных данных, указывающих, что во многих случаях образование звезд должно сопровождаться образованием планет. Разрабатывается несколько мето­дов обнаружения планетных систем вокруг ближайших звезд, и в следую­щем десятилетии они, возможно, позволят получить необходимые данные.

При наблюдениях в Галактике в пределах 4 пс от Солнца обнаружены три звездные системы, которые имеют подходящие экосферы и являются хорошими кандидатами на роль светил в планетных системах, где возмож­на жизнь. Еще две звезды в нашем списке вполне приемлемы для этой це­ли, поэтому даже у столь ничтожной части звезд нашей Галактики может быть планета, подобная той, на которой мы живем. Это не означает, что такая планета должна служить приютом для разумной цивилизации, и да­же не означает, что на ее поверхности должна возникнуть жизнь. Но это наводит на мысль, что Земля почти наверняка не уникальна. Чтобы обна­ружить внеземную жизнь, следует начать более тщательные поиски, воз­можно, в пределах многих парсеков от нашей Солнечной системы.