Возможна ли жизнь на «легких» планетах?
Есть мнение, что пригодной для дыхания человека кислородной атмосферой может обзавестись – и удержать ее – тело лишь вчетверо тяжелее Луны. Это далеко не бесспорное, но очень интересное мнение планетологов. Показавших, собственно, нижнюю границу массы, при которой планета может миллиардами лет компенсировать утечку атмосферы поступлением новых газов из недр.
Почему дело не в массе
Что, например, будет, если поместить маленькую, массой с Меркурий, планету на место Земли? Для начала формирующаяся в относительной прохладе планета станет менее плотной, чем Меркурий, получив к тому же количеству железа больше силикатов и легких веществ. Радиус нового мира окажется чуть большим, и сразу после рождения, скорее всего, на нем сложатся условия для конденсации воды.
Низкое по меркам молодой Земли давление первичной атмосферы окажется скомпенсированным низкой же температурой. Ведь вторая космическая скорость – вероятная скорость столкновения с другими телами кольца на завершающей стадии рождения планеты – окажется равной 4, а не 11 километрам в секунду. А значит, на единицу приобретаемой массы планета будет получать в семь раз меньше ударного тепла.
Плюс, остывание будет происходить быстрее ввиду относительно большей – по закону квадрата-куба – отдающей тепло поверхности. Низкой силой тяжести ускорится и утечка первичной атмосферы. Начав, таким образом, «за здравие» – сразу с попытки обзавестись морями, планета-карлик всего за сотни миллионов лет кончит «за упокой». Первичная атмосфера большей частью окажется потерянной, но вторичная – вулканическая – не придет ей на смену по причине быстрого прекращения извержений. Даже не сменив кору, сохранив шрамы, оставленные бурной эпохой формирования, гигантские кратеры и «лунные моря», мир застынет в развитии. Итогом которого станут прикрытые символической углекислотной атмосферой пустыни.
Атмосфера будет углекислотной, поскольку, с одной стороны, планета не обзаведется магнитным полем, препятствующим выгоранию водородсодержащих газов. С другой же, механизм минерализации углерода, действующий в присутствии жидкой воды и лавы, почти сразу отключится в связи с прекращением поступления на поверхность того и другого.
...Подобно Марсу (а все вышеописанное в Солнечной системе произошло с Марсом, лишь немногим превосходящим Меркурий массой), небольшое количество воды планетка сохранит только в полярных шапках.
Но что, если изменить расстояние до звезды? Перемещение Меркурия на позицию Меркурия предсказуемо дает Меркурий в том виде, в котором мы имеем удовольствие наблюдать его в реальности. На месте Венеры мини-планета теряет всю воду, ибо полярных шапок не образуется, и пар выгорит – молекулы разложатся радиацией на кислород и моментально утекающий в межпланетное пространство водород – полностью. Разве что сверхплотная атмосфера по венерианскому образцу у легкого тела не появляется. Воды из недр выйдет слишком мало, чтобы реакция высвободившегося кислорода с карбонатами позволила получить море углекислого газа.
Удаление же от Солнца вообще не меняет, практически, ничего. Ибо все интересное на альтернативном Меркурии происходит на раннем этапе развития, когда условия на поверхности поддерживаются за счет собственной тепловой энергии тела. Израсходовав же заряд и растеряв первичную атмосферу, планета замерзает. Только происходит это быстрее. С удалением от Солнца не увеличиваются даже полярные шапки. Их размер ограничен запасами воды.
...То есть проблема легких планет не в массе, не позволяющей удержать атмосферу, а в быстром остывании, не позволяющем атмосферу пополнять газами из недр. Для того чтобы маленький мир функционировал миллиарды лет, порождая интересные эффекты, жизнь в том числе, его нужно обеспечить источником энергии. Причем, за неимением иных вариантов, – гравитационным. Постоянный приток приливного тепла может решить проблему. Здесь достаточно вспомнить самое активное сейсмически тело Солнечной системы – спутник Юпитера Ио.
Однако помещение условного Меркурия на орбиту планеты-гиганта в качестве луны, ничего практически не дает. Тело окажется безатмосферным. Ведь луны формируются из обломочных дисков планет, в которых уже газов практически нет… Но если малая планета станет спутником крупной путем гравитационного захвата, как это произошло с Титаном и Тритоном в Солнечной системе, данное ограничение снимается.
В случае подведения дополнительной энергии сейсмическая активность маленькой планеты не «отключается». И может регулироваться в широких пределах в зависимости от интенсивности воздействий. Вращение синхронизируется, что дает мощный приток тепла еще на старте, но сутки при этом могут оказаться немногим длиннее земных.