Современные представления о происхождении жизни

Астрономические условия, необходимые для существования жизни на планете

Жизнь может существовать не на всякой планете. Необходимые для этого условия имеют вид некоторых ограничений на параметры планеты.

Ограничения по массе. Жизнь не может развиваться на планете малой массы (типа Меркурия или Луны): если масса небесного те­ла мала, то оно не способно удержать атмосферу, необходимую для жизни.

Другая крайность — планета слишком большой массы. Если мас­са планеты превышает 1/20 массы Солнца, то на ней начинаются ядерные реакции, ведущие к ее разогреву до температур, при кото­рых жизнь невозможна. Даже планета с массой более 1/1000 сол­нечной массы непригодна для жизни, так как ее атмосфера является очень плотной и лучи Солнца не могут пробиться сквозь нее (таковы Юпитер, Сатурн и другие гиганты Солнечной системы). Из планет Солнечной системы массу, годную для развития жизни, имеют, кро­ме Земли — Венера и Марс. По мнению отечественного астрофизика В. Г. Фесенкова (1889-1972), во Вселенной около 1% планет имеют массу, подходящую для жизни.

Ограничения по температуре. Если принять предположение о том, что жизнь должна быть основана на химии углерода, то сра­зу устанавливаются предельные условия для любой среды, в кото­рой жизнь может существовать. В частности, температура среды не должна превышать некоторого предела — предела стабильности ор­ганических молекул. Например, аминокислоты (составляющие бел­ков) быстро разрушаются при температуре, превышающей 250°С. Реальный температурный предел жизни наверняка должен быть значительно ниже указанного, так как большие молекулы со слож-

малые. Для жизни на поверхности Земли верхний температурный предел близок к 100°С.

Для развития жизни также неблагоприятны и слишком низкие температуры. (Следует отметить, что для жизнедеятельности орга­низмов значительно опаснее очень высокие температуры, чем очень низкие. Например, простейшие виды вирусов и бактерий могут на­ходиться в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолют­ному нулю.)

Температура на поверхности планеты в основном определяется двумя параметрами: светимостью родительской звезды и расстояни­ем до нее. Для каждой звезды можно выделить некоторую область, за границу которой не должны выходить орбиты планет, чтобы тем­пературные условия на них допускали существование жизни — так называемую зону жизни. Если планета находится к центральной звезде ближе границы зоны жизни, то температура на ее поверхно­сти будет слишком высокой для существования жизни, а если даль­ше границы — то слишком низкой. Иллюстрацией к первому слу­чаю может служить Меркурий (для него температура обращенной к Солнцу стороны превышает температуру плавления свинца), а ко второму — Уран и Нептун (температуры поверхностей которых ни­же -200°С). Для Солнца в его зоне жизни находятся, кроме Земли, еще две планеты — Венера и Марс. Орбита Земли близка к середине зоны жизни.

У звезд-карликов зона жизни неширока и находится недалеко от звезды, поэтому вероятность того, что при случайном формирова­нии планет какая-нибудь из них попадет в эту область, весьма мала. У звезд большой массы и высокой светимости зона жизни находится далеко от звезды и довольна обширна. Однако такие звезды обла­дают небольшой продолжительностью существования (см. п. 15.3), поэтому трудно ожидать появления на их планетах высокооргани­зованных форм жизни.

Ограничения по форме траектории. Согласно первому закону Кеплера, все планеты движутся по эллипсам. Если эллипс сильно вытянут (т. е. имеет большой эксцентриситет), тогда планета то под­ходит близко к своей звезде, то удаляется от нее. В результате на по­верхности планеты возникают большие колебания температуры, что губительно отражается на живых организмах. Идеальный случай — когда планета вращается практически по круговой орбите, т. е. когда эксцентриситет эллиптической орбиты близок к нулю. В этом случае больших перепадов температуры на поверхности планеты не про­исходит. Кроме того, круговая орбита обеспечивает относительное постоянство радиации, получаемой планетой от центральной звез­ды. (Напомним, что эксцентриситет земной орбиты равен 0,017, т. е. земная орбита близка к круговой, см. п. 14.1.)

Ограничения по возрасту. Жизнь на Земле развивалась более 3,5 млрд лет, причем первые 3 млрд лет ее темп был очень низким. Высокоорганизованные формы жизни появились лишь в последние 0,5 млрд лет. Поэтому можно ожидать присутствия высокооргани­зованных форм жизни только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звезд.

Американский астрофизик, китаец по происхождению, Су Шу Хуанг считает, что наиболее пригодны для жизни планеты, обра­щающиеся вокруг звезд главной последовательности, спектральный класс которых находится между FO и К5 (см. п. 15.1). Причем годят­ся не любые из них, а только звезды второго поколения, богатые теми химическими элементами, которые необходимы для биосинтеза -углеродом, кислородом, азотом, серой, фосфором.

Дата добавления: 2015-07-16