Учёные определились, в каких звёздных системах стоит искать жизнь
Группа астрономов под руководством Анны Шапиро из Института Макса Планка по изучению Солнечной системы в Германии сузила круг возможных вариантов звёздных систем, где стоит искать пригодные для жизни планеты. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Согласно новому анализу, похожие на Землю экзопланеты, вращающиеся вокруг звёзд, похожих на Солнце, с относительно низким содержанием металлов, скорее всего, защищены от вредного ультрафиолетового излучения, которое мешает развитию жизни, повреждая геном.
Это может показаться нелогичным, поскольку звезды с низким содержанием металлов излучают больше ультрафиолетового света. Но работа команды показывает, что у планет с богатой кислородом атмосферой будет более толстый озоновый слой, и эта защита уменьшит количество ультрафиолета до более низких показателей, чем если бы родительская звезда была более богата металлами («металлами» астрономы называют все элементы тяжелее гелия).
«Наши выводы, — пишут они в своей статье, — подразумевают, что планеты, расположенные у звёзд с низкой металличностью, являются лучшими целями для поиска сложной жизни на суше».
Не все звезды одинаковы. Они могут быть маленькими, прохладными и тусклыми или большими, горячими и активно горящими. И хотя у них есть некоторые общие базовые элементы, их химический состав может сильно различаться.
Это связано с тем, что в самом начале истории Вселенной не было тяжёлых элементов. Из этих элементов родились первые звезды, в ядрах которых атомы сталкивались друг с другом, создавая более крупные и тяжёлые элементы.
Когда эти звезды умирали, в результате бурного процесса образовывались ещё более тяжёлые элементы, которые выбрасывались в космос и попадали в новые звезды, рождённые из облаков межзвёздной пыли и газа.
Эти элементы изменяют характер излучения звезды. Звезды с большей долей элементов тяжелее водорода и гелия, или более высокой металличностью, испускают меньше ультрафиолетового излучения, чем звезды, состоящие из более лёгких элементов. А мы знаем, живя на Земле, что ультрафиолетовое излучение может нанести вред нежным организмам, обитающим на суше, вызывая различные повреждения ДНК.
Влияние ультрафиолетового излучения на потенциальную обитаемость инопланетных миров не изучалась, поэтому Шапиро и её коллеги провели исследование, используя Землю в качестве модели.
Диаграмма, иллюстрирующая влияние повышенного ультрафиолетового излучения на богатую кислородом атмосферу экзопланеты.
Инопланетная цивилизация, наблюдающая за Солнечной системой с большого расстояния, может счесть Землю негостеприимной для жизни. На нашем нынешнем расстоянии от Солнца уровни облучения в диапазонах длин волн UV-C и UV-B, по словам исследователей, «намного выше максимально допустимого уровня для земной жизни».
Но наша атмосфера блокирует большую его часть: кислород, или О2, в верхних слоях атмосферы поглощает большую часть ультрафиолета с длинами волн от 40 до 280 нм, а слой озона, или О3, в средних слоях атмосферы поглощает ультрафиолет с длинами волн от 280 до 315 нм.
Ультрафиолетовое излучение участвует в создании и разрушении озона. Волны с длиной меньше 240 нм разрушают молекулы O2; свободно плавающие атомы O могут затем сталкиваться с молекулами O2 и связываться с ними, образуя O3. Более длинные волны, однако, разрушают O3 посредством фотодиссоциации. Образовавшиеся атомы O могут затем рекомбинироваться в O2.
На УФ-излучение звезды влияет несколько факторов, включая её металличность и температуру. Шапиро и её команда смоделировали миры, подобные Земле, вращающиеся вокруг звёзд, похожих на Солнце, и изменили параметры, влияющие на ультрафиолетовое излучение, чтобы посмотреть, как это повлияет на орбитальную экзопланету.
Они обнаружили, что металличность сильнее температуры влияет на обитаемость экзопланеты, но совершенно противоположным образом, чем можно было бы предположить. У звёзд с более низкой металличностью, с большим количеством ультрафиолетового излучения, скорее всего, будут более пригодные для жизни миры.
Это объясняется тем, что взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом в атмосфере создаёт лучшую защиту, в результате чего меньше излучения достигает поверхности экзопланеты.
Этого пока недостаточно, чтобы исключить звезды с более высокой металличностью. Но анализ и описание атмосфер экзопланет с помощью таких приборов, как телескоп Уэбб, поможет учёным понять, на правильном ли пути находятся их размышления, что приблизит нас ещё на один шажок к обнаружению признаков жизни на ином мире.
