Чем сердце успокоится?

Разумеется, планету или ее луну могут согревать собственные источники – скажем, распад радиоактивных веществ в ее недрах, - и тогда жидкая вода может существовать и вдали от звезды, но это вряд ли распространенное явление. А вот планеты в поясах обитаемости звезд типа Солнца или т.н. красных карликов – явление, видимо, типичное, потому что космический телескоп «Каплер» и другие приборы уже обнаружили сотни таких случаев. По оценкам 2013 года только в нашей галактике должно быть около 40 млрд таких планет, из них 11 млрд – возле солнцеподобных звезд. Правда, землеподобных (по размерам) планет пока открыто мало – на январь 2015 года всего 9. Куда больше обнаружено т.н. «супер-Земель», которые больше Земли в 2 и более раз. Но и на них, как показали теоретические расчеты, тоже может возникнуть жизнь, причем даже на более далеком расстоянии от звезды, чем у землеподобных, потому что на супер-Землях, в силу их большей массы, более плотная атмосфера, лучше удерживающая тепло, и это позволяет воде оставаться жидкой при более низких температурах. Специалисты даже говорят теперь о двух видах «поясов обитаемости» - обычном, для планет типа Земли, и расширенном – для супер-Земель.

Как видите, все эти суждения о «возможно, обитаемых планетах» основаны на данных о планетах Солнечной системе. Здесь, как мы знаем, жидкой воды нет ни на Марсе, ни на Венере - на первом, потому что крайне разреженная атмосфера, вся вода давно улетучилась в космос, на второй – потому что атмосфера, наоборот, крайне плотна, под ней возник такой парник, что температура достигла сотен градусов, вся вода испарилась. Правда, т.н. расширенный пояс обитаемости вокруг Солнца простирается до орбиты карликовой планеты Церера, но она слишком мала, чтобы удержать вокруг себя реальную атмосферу. Остается одна наша Земля, которая сумела вырастить на себе жизнь и даже увенчать ее разумными существами. Исходя из этого мы твердо убеждены, что Земля – это лучший пример планеты, находящейся в наилучшем положении в поясе обитаемости своей звезды. И вот тут мы, оказывается, глубоко заблуждались: дела обстоят куда хуже.

Границ пояса обитаемости вокруг нашего Солнца подсчитывались неоднократно. До недавнего времени такие расчеты велись по модели, предложенной Кастингом 20 лет назад. В ней ближняя граница пояса находилась на расстоянии, ближе которого вся вода испаряется в силу тепла, приходящего от Солнцу, а дальняя граница – на расстоянии, на котором парниковый эффект атмосферы (т.е. сохранение тепла под слоем ее СО2) еще способен компенсировать недостаток солнечного тепла. По этой модели ближняя граница оказывалась на расстоянии 0.95 а.е. (а.е. – это астрономическая единица, т.е. расстояние от Земли до Солнца), а дальняя граница пояса – 1.67 а.е. (это как раз за орбитой Марса). НО вот недавно группа американских астрономов (Коппарапу и др.) произвела более точный расчет, в котором были учтены новые данные о поглощении солнечного тепла парами воды и углекислым газом в атмосфере, и пришла к выводу, что границы солнечного пояса обитаемости 0.99 – 1.7 а.е.

Выходит, мы и раньше были близки к внутренней границе этого пояса, а по новым данным мы вообще на самой границе. Что называется – чудом живы Но не торопитесь радоваться – чуду недолго продолжаться.

Дело в том, что у поясов обитаемости есть такая особенность, что по мере старения звезды они все дальше отодвигаются от нее. И это движение зависит от типа звезды. Помните, в пьесе Маяковского «Баня» художник-подхалим объясняет начальнику: «Мебель, товарищ Победоносиков, бывает разных Луёв – скажем, Луя четырнадцатого, Луя пятнадцатого…» Так вот, звезды тоже бывают разных типов (и имеют поэтому разные судьбы), и наше Солнце относится к типу G. Оно родилось в процессе сжатия огромного газо-пылевого облака. Когда в центральной части этого облака образовалась протозвезда и давление внутри нее достигло того предела, за которым начинается термоядерная реакция превращения водорода в гелий, эта протозвезда начала стала разогреваться. Это произошло 4.57 млдр лет назад. Но поначалу молодое» Солнце было много холоднее, чем нынешнее, оно излучало процентов на двадцать меньше тепла, и понятно, что в ту пору пояс обитаемости был гораздо ближе к Солнцу, и Земля тогда находилась, скорее, около его дальней границы. Затем, по мере разогрева Солнца, пояс отодвигался все дальше (подсчитано, что он отодвигается примерно на метр в год), и вот теперь, как мы уже знаем, его дальняя граница отодвинулась к орбите Марса, а ближняя подошла вплотную к орбите Земли.

Ясно, что по мере дальнейшего разогрева пояс обитаемости уйдет далеко за орбиту Земли, и на нашем расстоянии от Солнца мы будем тогда получать такое количество тепла, что это вызовет опасный, а потом и смертельный для земной жизни процесс испарения океанов. Уже подсчитано, что через 1.5-1.75 млрд лет Земля станет непригодной для жизни. (Зато пригодным станет Марс). Это означает, что жизнь на планетах типа Земли, обращающихся вокруг звезд типа Солнца, имеет предел во времени: она может существовать не более 7 млрд лет. Но для самой Земли это еще не конец. Как показывают расчеты, звезд типа G, прожив 10-11 млрд лет, превращаются в т.н. красные гиганты. У них недостаточно массы, чтобы взорваться, как сверхновая, поэтому они чудовищно распухают, и вот тогда наше Солнце поглотит и Землю, и Марс. А затем, оно сбросит свои верхние слои, и те образуют т.н. планетарную туманность. А само Солнце, остынув, превратится в т.н. белый карлик. Эти теоретические предсказания недавно были блестяще подтверждены, когда астрономы открыли двойников нашего Солнца – звезды 18 Scorpii возрастом 2.9 млрд лет и HIP 102152 возрастом 8.2 мдрд лет – и убедились, что их физические характеристики в точности совпадают с тем, что предсказывает теория для G-звезд этого возраста.

Если вас интересует, что ждет нашу жизнь в те полтора миллиарда лет, что остались до полного испарения земной воды из-за разогрева Солнца, то я вынужден с сожалением сказать, что и это время будет далеко не безоблачным. Не говоря уже о возможных путях, которыми мы сами можем укоротить отведенное нам природой время существования на Земле, сама Земля готовит нам серьезные неприятности. Теория ледниковых циклов предсказывает повторение ледниковых периодов, как минимум - до окончания нынешней (Плейстоценовой) ледниковой эпохи (начавшейся 2.8 млн лет назад), а может быть и дальше, если ее сменит новая ледниковая эпоха. Впрочем, в отношении нынешнего межледникового (теплого) периода высказываются надежды, что при сохранении нынешних темпов роста концентрации углекислого газа в атмосфере ледники в Европе и Северной Америке не появятся еще пару десятков тысяч лет, но кому нужен такой рост СО2, если он ведет к глобальному потеплению? А с другой стороны, те же специалисты говорят, что, снижая содержание СО2 в атмосфере, мы рискуем ускорить приход ледников.

Далее, как многим известно, мы живем на подвижных континентах, которые лежат на т.н. тектонических плитах, скользящих по подстилающей их вязкой горячей магме. Скорость этого скольжения невелика – от 2 см в одних местах до 20 в других, но за минувшие 180 млн лет эта, как ее называют, тектоника успела отодвинуть континенты Америки на 2-2.5 тысячи км от континента Африки, а плиту Индии придвинуть впритык к Азиатской, что привело к появлению Гималайских гор и Тибетского плато. Так вот, заглядывая в далекое будущее Земли, ученые полагают, что еще через 300-400 млн лет та же тектоника приведет к объединению всех плит в единый супер-континент, со всех сторон окруженный Мировым океаном, как это уже было во времена т.н. Пангеи. Еще через 1.5 млрд лет предвидится утрата устойчивости земной оси, которая начнет хаотически менять свое положение, порой на 90 градусов, что вызовет такие же хаотические изменения климата. Кромке того, к этому времени разогревание Солнца вызовет ускоренное связывание СО2 в скалах, и концентрация этого газа в атмосфере так упадет, что растениям станет трудно дышать и они начнут погибать в глобальном масштабе – в конце концов Земля «облысеет». А последним по времени «подарком» \этой планетной эволюции будет полная остановка тектоники, что приведет к утрате Землей магнитного поля и, как результат, к огромному росту уровня радиации, проходящей сквозь атмосферу. Но это никому уже не будет грозить, поскольку, как мы уже видели, к этому времени Земля не только «облысеет», но и полностью «обезлюдеет».

Оно и хорошо, что в ту пору прекрасную жить не придется уже никому.

ХРОНИКА

Британские и австралийские астрономы нашли удивительную планетную систему (Кеплер-444) среди сотен других «кандидатов», открытых в минувшие годы космическим телескопом «Кеплер». Ее составляют пять планет размером от Меркурия до Венеры, которые обращаются вокруг звезды несколько меньше и тусклее Солнца, но в 2.5 раза старше. Поскольку планеты образуются вместе со своей звездой, то в этой системе их возраст – больше 11 млрд лет! Новооткрытые планеты обращаются так близко от своей звезды, что возникновение жизни на них невозможно. Но само существование таких древних планет говорит о возможности появления жизни уже 11 млрд лет назад.

Журналы сообщают о трех прорывах в деле очистки загрязненных жидкостей. Солменарес и Нетцер из Норвегии использовали для этого бактерию Шеванелла онеиденсис, которая поедает органическую «грязь» в отходах молочных ферм и при этом еще и производит немного электроэнергии. Американка Сельма Тагард с успехом очищает галлон грязной воды за минуту, создавая в ней мощный плазменный разряд, который разрушает большие молекулы органической и прочей «грязи», не затрагивая молекулы воды. А шведские ученые нашли, что белок из семян дерева Моринга прилипает к молекулам «грязи», делая их еще больше и тем самым более поддающимися фильтровке.

Как вернуть крутое яйцо в жидкое состояние? Группа американского профессора Вайсса нашла простой способ: сначала добавка химических веществ из мочевины превращает твердый белок в жидкость и позволяет отдельным молекулам белка расцепиться друг от друга. А потом быстрое вращение в специальной камере побуждает освобожденные таким образом молекулы восстановить свою прежнюю, нормальную спиральную структуру, утраченную в результате нагрева при варке. Разумеется, метод придуман не для яиц. Он призван удешевить нынешний путь производства антител для борьбы с раком, дать производителям сыров более дешевый источник сырья и т.д. и т.п.

Рафаил Нудельман
"Окна", 30.07.2015