Инопланетная жизнь большинства экзопланет, скорее всего, гибнет в молодости
AstroNews.ru - 07 Июня 2016 19:41:42
[Основывается на беседе Адитьи Чопры (Aditya Chopra) и Чарли Лайнвивера (Charley Lineweaver) Австралийского национального университета]
Астрономы обнаружили множество экзопланет вокруг близлежащих к нам звезд. Оказалось, что планеты размером с Землю в обитаемых зонах встречаются довольно часто.
И так, имея десятки или даже сотни миллиардов потенциально обитаемых планет в пределах нашей галактики, мы снова задаем вопрос: одиноки ли мы?
Действительно, поиск инопланетной жизни стал Святым Граалем для следующего поколения телескопов и космических полетов на Марс и далее. Но не слишком ли оптимистичны наши поиски инопланетной жизни?
Многие ученые и обозреватели приравнивают «больше планет» к «больше инопланетных форм жизни». Однако суровые условия формирования и эволюции скалистых планет наводят на мысль о том, что большинство форм инопланетной жизни, скорее всего, погибают на стадии микроорганизмов.
Как поиски останков вымерших динозавров осложнены тем фактом, что останки не проявляют никакой активности, так и окаменевшие миллиарды лет назад микроорганизмы не так легко обнаружить дистанционным сканированием атмосфер экзопланет.
«Горлышко Гайи»
[Горлышко Гайи – гипотеза повсеместного раннего вымирания, является одной из возможных решений парадокса Ферми; название происходит от сложного этапа в формировании жизни, пройденного когда-то жизнью на Земле; Гайа – греческая богиня земли]
В исследовании, опубликованном в журнале Astrobiology, мы [Адитья Чопра и Чарли Лайнвивер] утверждаем, что раннее вымирание жизни является нормой во Вселенной. Объясняется это тем, что ранние условия, пригодные для формирования жизни, могут оказаться недолговечными.
В нашей модели «Горлышка Гайи» планеты должны быть длительное время населены, чтобы условия на них в будущем оказались пригодными для жизни. Так что даже если повсеместное возникновение жизни является обыденным явлением, то продолжительное существование жизни может оказаться редким явлением.
Марс, Венера и Земля в свои первые миллиарды лет были значительно сильнее похожи друг на друга, чем мы можем наблюдать сегодня. Даже если лишь одна из этих планет стала родительницей жизни, тяжелая бомбардировка астероидами могла расселить жизнь средь остальных планет.
Однако уже спустя 1,5 миллиарда лет после своего образования Венера испытала необратимый перегрев, а Марс – необратимое охлаждение. Если на Марсе и Венере когда-то и существовала жизнь, то она быстро вымерла.
Мы считаем, что переохлаждение или перегрев пригодных для жизни землеподобных планет – их частая доля.
Крупные столкновения с астероидами и большие вариации в количестве воды и парниковых газов могут приводить к неизбежным уничтожениям условий для поддержания жизни.
Карбонатно-силикатный цикл, вносящий в наше время огромный вклад в дестабилизацию климата на Земле, 3 миллиарда лет назад, возможно, бездействовал или по крайней мере играл ничтожную роль.
Тем не менее, жизнь на Земле, возможно, имела необычную способность обеспечивать стабильность за счет подавления приближающихся негативных изменений условий на планете.
Нам, возможно, следует благодарить хаотичную эволюцию сообществ микроорганизмов, которые населяли нашу планету на раннем этапе ее формирования, за спасение нас от наступления непригодных для дальнейшей жизни условий, которые сделали бы Землю чрезмерно горячей или наоборот – чрезмерно холодной.
Как только жизнь распространилась по всей Земле, ранний обмен веществ живых организмов с внешней средой начал корректировать состав парниковых газов в атмосфере. Не случайно, что метан, диоксид углерода, водород и вода – наши мощные парниковые газы, а также реагенты и продукты обмена веществ ранних цианобактериальные маты и биопленки.
Возникновение способности жизни регулировать первоначально небиологические механизмы (что мы зовем «Регуляцией Гайи») может быть наиболее значимым фактором, ответственным за продолжительное существование жизни на Земле.
Абиотические обитаемые зоны являются временными
Земля не единственная планета в нашей галактике с жидкой водой на поверхности, с источниками энергии и питательными веществами, необходимыми для зарождения жизни.
Несмотря на то, что Вселенная наполнена звездами и планетами, пригодными для зарождения жизни, отсутствие каких-либо доказательств существования внеземной жизни предполагает, что даже если жизнь возникает во Вселенной без особых усилий, то ее поддержание может быть затруднено.
Наша работа бросает вызов традиционным представлениям, что только лишь физически обоснованные обитаемые зоны обеспечивают стабильные условия для поддержания жизни на протяжении многих миллиардов лет.
Несмотря на то, что «составители обитаемых зон» имеют в своих моделях различные регуляторы, ответственные за атмосферные и геофизические свойства, стабилизирующие условия жизни планет в коротких временных масштабах, они по большей части предпочли проигнорировать роль биологических процессов в поддержании пригодности планеты для жизни на протяжении миллиардов лет.
Это отчасти вызвано тем, что вся сложность взаимодействий сообществ микроорганизмов, обеспечивающих стабильность экосистем, на текущий момент недостаточно изучены.
Мы предполагаем, что даже если жизнь появляется на планете, она редко развивается достаточно быстро, чтобы начать регуляцию парниковых газов, необходимую для поддержания температуры на поверхности совместимой с поддержанием воды в жидком состоянии и, следовательно, с поддержанием жизни.
Поддержание жизни на изначально покрытой водой скалистой планете в зоне обитаемости сродни оседланию дикого быка. Большинство наездников падает наземь. Таким образом, обитаемые планеты могут быть редкими во Вселенной не потому, что жизнь зарождается редко, а потому, что обитаемые среды трудно поддерживать в течение первого миллиарда лет.
Жизнь часто гибнет молодой
Наше предположение о том, что Вселенная может быть наполнена мертвыми формами инопланетной жизни, может разочаровать некоторых, но Вселенная никому не обязана.
Нам не следует ожидать обнаружения технологически развитых или космических цивилизаций, потому что нет никаких доказательств того, что биологическая эволюция неизбежно ведет к появлению высокоразвитого интеллекта. И субъективные философские представления о жизни во Вселенной не должны влиять на наши оценки вероятности существования жизни за пределами Земли.
Поверхностно может показаться, что наши идеи подрывают такие проекты, как SETI и недавно анонсированный проект Breakthrough Listen.
Тем не менее, мы всецело поддерживаем SETI, потому что, когда мы исследуем новые регионы космоса, мы часто находим неожиданное.
В своей книге «Голубое пятнышко» Карл Саган напомнил нам, что «во всей необъятности космоса нет ни единого намека на то, что помощь придет извне и спасет нас от нас самих».
За два десятилетия с публикации книги мы узнали, что наш космический задний двор кишит «пятнышками» всех цветов радуги. Может случится так, что приступив к поискам инопланетной жизни все большими и все лучшими телескопами, мы обнаружим лишь зловещие, давно мертвые планеты, заваленные останками микроорганизмов.