Разбираемся, какая жизнь может быть на экзопланетах в других системах

Naked ScienceНаука

Сколько на самом деле потенциально обитаемых планет в нашей Галактике?

Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Звезды бывают разных типов. Те, что помассивнее – типа желтого карлика Солнца (спектральный класс G2) или белой звезды Сириус А (спектральный класс А1), – видны на многие световые годы. Причем по мере увеличения массы их светимость растет нелинейно: Сириус всего вдвое тяжелее нашей звезды, но светит в 25 раз ярче.

Обратное тоже верно: самый тяжелый и крупный красный карлик (спектральный класс М0) всего в пару легче Солнца, но светит примерно в 15 раз слабее. Самые легкие из них (M9) в дюжину раз легче Солнца, но уступают ему по светимости во многие тысячи раз.

Это порождает эффект «невидимой части айсберга»: красных карликов вокруг Земли (и во Вселенной вообще) огромное множество, но увидеть их по-настоящему сложно. Ближайшая к Земле звезда – Проксима Центавра – именно такой карлик: несмотря на крайне малую дистанцию в 4,3 световых года, ее невозможно разглядеть на небе невооруженным глазом. Точно установить число подобных объектов во Вселенной сложно. Оценки разнятся от 70% до 90% от всех существующих светил – но большинство из этих оценок близки к 75-76%.

Канадские астрономы, пробовавшие подсчитать число планет земного типа вокруг желтых карликов, использовали данные космических телескопов, на чьих снимках было зафиксировано 200 тысяч звезд. У них вышло, что примерно 7% из всех 400 миллиардов светил нашей Галактики – желтые карлики. Всего здесь 28 миллиардов таких звезд. Исходя из имеющихся данных по встречаемости планет у звезд класса G, ученые посчитали, что в 18% случаев в каждой из таких систем может быть планета размером с Землю, причем в зоне обитаемости. Всего таких планет может быть пять миллиардов.

А теперь посмотрим на эту ситуацию с точки зрения не желтых карликов типа нашей звезды, а оранжевых (12% всех звезд) и красных (76%). Выходит, в Млечном Пути только красных около 300 миллиардов – в 11 раз больше, чем желтых. При этом планет, по массе близких к Земле и лежащих в зоне обитаемости там, по подсчетам других астрономических групп, очень много. 40% всех красных карликов могут иметь такие экзопланеты – и тогда потенциально обитаемых планет вокруг таких звезд до 120 миллиардов.

Разумеется, само по себе наличие небесного тела в условной зоне обитаемости – далеко не гарантия присутствия там жизни. Важнейший вопрос современной экзопланетной астрономии: пригодны ли такие миры для жизни на самом деле?

Слева – Солнце, справа – маломассивный красный карлик

Что не так со светом красных карликов

Вопреки названию, человек, который окажется на планете у красного карлика, не увидит в небе светила красного цвета. Все дело в особенности нашего зрения: оно ловит фотоны разных длин волн от источника света и «складывает» их, получая не истинный цвет объекта, а «синтетический». Классический пример – наше Солнце. Оно излучает основную часть своей энергии в зеленой части видимого спектра. Чтобы понять это, достаточно взглянуть на листву вокруг: она именно такая, чтобы эффективно отражать эту часть солнечного излучения и избегать перегрева при резком переходе от тени к солнечному свету.

Точно так же обстоят дела с лампочкой накаливания и красным карликом. Истинный их цвет – красный, но мы воспринимаем его в итоге как охряно-желтый. Впрочем, если на мирах с охряно-желтым Солнцем действительно есть жизнь, то высокоразвитая наземная растительность там будет иметь именно красный цвет, иначе ей будет затруднительно приспособиться к резкой смене освещения при прохождении над ней облака.

Строматолиты залива Шарк, Западная Австралия, где был открыт хлорофилл f

Долгое время часть исследователей полагала, что в основном красное и инфракрасное излучение красных звезд станет серьезной проблемой для растений на планетах вокруг них. В самом деле: энергия таких фотонов ниже, чем у зеленого света, доминирующего в излучении Солнца. Окажется ли, что красного света и ИК-излучения достаточно для фотосинтеза? Ведь известно, что обычный хлорофилл практически не может использовать световые волны дальней красной части спектра (с волнами от 700 нанометров и больше)?

Разумеется, кислород может образовываться не только с помощью хлорофилла: например, у бактерий есть белок бактериородопсин, похожий на обычный родопсин, при помощи которого мы, например, воспринимаем свет. Однако «бактериородопсиновый» фотосинтез в норме не образует кислород: значит, на его основе сложную биосферу – с кислорододышащими многоклеточными – не построить.

Так что же, свет красных звезд непригоден для «прокорма» сложной жизни? Чтобы узнать ответ на этот вопрос, не обязательно лететь к далеким звездам. В 2010 году на западном побережье Австралии открыли хлорофилл f (примерная описательная формула C55H70O6N4Mg).

В отличие от других видов хлорофилла, он обеспечивает «классический» фотосинтез с выделением кислорода – но от фотонов с длиной волны до 720 нанометров. Причины его использования фотосинтезирующими организмами в воде понятны: чем меньше длина волны электромагнитного излучения, тем сильнее оно поглощается водой. Поэтому в ряде случаев выгоднее использовать именно дальнюю часть красного диапазона.

1. Поглощение (%) 2. Уровень фотосинтеза в %, от максимального (%) 3. Длина волны 4. Каротиноиды 5. Хлорофил b 6. Хлорофил а

Вспышки погубят все живое?

Другая особенность красных карликов, на которой часто останавливаются астрономы, – их склонность к сильнейшим вспышкам, которые наше Солнце показывало только в первые миллионы лет своей жизни. Во время такого события резко растет уровень рентгеновского и ультрафиолетового излучения от светила – настолько, что, как иногда утверждается, это может «стерилизовать» жизнь на поверхности подобной планеты.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Что говорит о нас наш дом Что говорит о нас наш дом

Организуя свой дом, мы воплощаем наши неосознанные влечения и инстинкты

Psychologies
Как работает бортовой компьютер в «Яндекс.Драйве», как он обновляется и появится ли в нём реклама Как работает бортовой компьютер в «Яндекс.Драйве», как он обновляется и появится ли в нём реклама

Чем интересна новая версия бортовых компьютеров в «Яндекс.Драйв»

VC.RU
Астероид Бенну, Земля и Луна – на одном снимке! Астероид Бенну, Земля и Луна – на одном снимке!

NASA поделилось удивительным снимком, сделанным космическим аппаратом OSIRIS-REx

National Geographic
7 лучших фильмов Шона Коннери, не считая роли агента 007 7 лучших фильмов Шона Коннери, не считая роли агента 007

Давай посмотрим, что у Бонда было прекрасного, когда он выходил из своего образа

Maxim
Жатва Гиппократа Жатва Гиппократа

Что нового в медицине в последние 20 лет начавшегося века

Maxim
Доказано: нарисованные глаза на крупном рогатом скоте защищают их от львов Доказано: нарисованные глаза на крупном рогатом скоте защищают их от львов

Эффективность трюка, который используют фермеры, окончательно подтверждена

National Geographic
«Жизнь слишком коротка, чтобы заниматься чем-то посредственным». Основатель Slack Стюарт Баттерфилд — о плюсах пандемии, родителях-хиппи и важности эмпатии «Жизнь слишком коротка, чтобы заниматься чем-то посредственным». Основатель Slack Стюарт Баттерфилд — о плюсах пандемии, родителях-хиппи и важности эмпатии

Стюарт Баттерфилд — о сходстве разработчиков с официантами

Inc.
Новый императив для бизнеса. Как инклюзия помогает компаниям эффективнее работать и менять социум Новый императив для бизнеса. Как инклюзия помогает компаниям эффективнее работать и менять социум

Почему бизнес становится инклюзивным и как можно ускорить этот процесс

Forbes
Правила жизни Дастина Хоффмана Правила жизни Дастина Хоффмана

Правила жизни актера Дастина Хоффмана

Esquire
Знакомство с родителями девушки: 12 советов, как произвести хорошее впечатление Знакомство с родителями девушки: 12 советов, как произвести хорошее впечатление

Что сделать заранее и как вести себя при первой встрече с родителями подруги

Playboy
Сладкая жизнь: 5 рецептов десертов и завтраков, которые легко приготовить дома Сладкая жизнь: 5 рецептов десертов и завтраков, которые легко приготовить дома

Что делать, если все любимые перекусы надоели?

Playboy
Мышление «банановой республики»: шесть мифов о корпоративном управлении Мышление «банановой республики»: шесть мифов о корпоративном управлении

Когда компании пора создавать совет директоров

Forbes
Жека, надевай перчатки! Жека, надевай перчатки!

Евгений Романцов: в режиме жесткой аскезы

OK!
7 вопросов об эндометриозе 7 вопросов об эндометриозе

Об этом заболевании должна знать каждая женщина

Лиза
В чем феномен фильма Кристофера Нолана В чем феномен фильма Кристофера Нолана

Чем "Довод" Кристофера Нолана отличается от "Начала"

Esquire
Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики? Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики?

Почему нам еще далеко до мира без языковых барьеров

Psychologies
Сумчатого волка назвали охотником на мелкую добычу Сумчатого волка назвали охотником на мелкую добычу

На кого охотился сумчатый волк

N+1
NEXTA Live — самый популярный Telegram-канал о протестах в Беларуси, который читают более миллиона человек. Откуда он взялся и кто его делает? NEXTA Live — самый популярный Telegram-канал о протестах в Беларуси, который читают более миллиона человек. Откуда он взялся и кто его делает?

Как телеграм-каналы NEXTA и NEXTA Live стали поставщиками новостей из Белоруссии

Esquire
Будут вам котлеты без мяса Будут вам котлеты без мяса

Отечественное вегетарианское «мясо» в несколько раз дешевле импортного

Эксперт
Кто ответит за эту архитектуру? Дискуссия о Москве, трендах в строительстве и неравнодушных жителях Кто ответит за эту архитектуру? Дискуссия о Москве, трендах в строительстве и неравнодушных жителях

Дискуссия о городской архитектуре. Самые интересные моменты обсуждения

СНОБ
Российская и многоразовая: каким будет отечественный Falcon Российская и многоразовая: каким будет отечественный Falcon

Сможет ли Россия ответить компании SpaceX или Blue Origin?

Naked Science
Гид по родинкам: что это такое, как они появляются и стоит ли их удалять Гид по родинкам: что это такое, как они появляются и стоит ли их удалять

Выясняем, что означают родинки и почему они появляются

Cosmopolitan
Вторая жизнь «Солянки»: как основатель одного из главных клубов Москвы 2010-х возродил бизнес в разгар пандемии Вторая жизнь «Солянки»: как основатель одного из главных клубов Москвы 2010-х возродил бизнес в разгар пандемии

Новый проект принес Бурцеву 5 млн рублей выручки и почти 1 млн рублей прибыли

Forbes
Надежда Ангарская: «Я против бодипозитива, который оправдывает лень и безответственность» Надежда Ангарская: «Я против бодипозитива, который оправдывает лень и безответственность»

Обычно героини этой рубрики рассказывают о том, что похудели, чтобы быть в форме

Худеем правильно
Почему мыться реже и без мыла не такая плохая идея, как кажется Почему мыться реже и без мыла не такая плохая идея, как кажется

Врач объясняет, как излишнее стремление к чистоте убивает наш микробиом

Reminder
Когда еда запрещена Когда еда запрещена

Невинное, казалось бы, желание хорошо выглядеть может обернуться проблемой

Лиза
Как помочь другу, не превращаясь в доморощенного психолога Как помочь другу, не превращаясь в доморощенного психолога

Быть рядом и поддерживать друг друга сейчас важно как никогда

GQ
Разработана технология, позволяющая искать космический мусор даже днем Разработана технология, позволяющая искать космический мусор даже днем

Что поможет защитить действующие спутники и станции на орбите Земли?

National Geographic
Дженнифер Лоуренс - 30! Взлеты и падения загадочной блондинки в кино Дженнифер Лоуренс - 30! Взлеты и падения загадочной блондинки в кино

Вспоминаем лучшие и не самые удачные роли Дженнифер Лоуренс

Cosmopolitan
Метаслой превратил графен в топологический изолятор Метаслой превратил графен в топологический изолятор

Разработанная система поможет в изучении квантовых нелокальных эффектов

N+1
Открыть в приложении