Суперобитаемая планета

Экзопланета Kepler-442b в представлении художника. Может оказаться суперобитаемой.

Суперобита́емая плане́та — гипотетический тип экзопланеты или экзолуны, который подходит для появления, эволюции и поддержания жизни больше, чем сама Земля.

Понятие было введено в 2014 году Рене Хеллером и Джоном Армстронгом^[1], подвергшими критике общепринятые исходные посылки, используемые при поиске пригодных для жизни планет. По их мнению, нахождения планеты в так называемой обитаемой зоне недостаточно, чтобы делать утверждения о её обитаемости^[2]. Хеллер и Армстронг заявляют об отсутствии аргументов в пользу того, что именно Земля должна являться эталоном физико-химических параметров, подходящих для живых организмов: «Планеты могут не быть подобными Земле и при этом обладать более подходящими условиями для зарождения и эволюции жизни, чем Земля». Признавая, что появление жизни требует наличия воды, они выдвигают гипотезу, что Земля может не представлять оптимальные планетарные условия обитаемости для максимального биоразнообразия; другими словами, они определяют суперпригодный для жизни мир как планету или спутник, способный поддерживать более разнообразную флору и фауну, чем существует на Земле.

Хеллер и Армстронг также указывают, что не все планеты земного типа в обитаемой зоне могут быть пригодными для жизни и, наоборот, что в результате приливного разогрева могут возникать землеподобные или ледяные планеты с подлёдным океаном вне зоны обитаемости и при этом пригодные для жизни. Авторы считают, что определение жизнепригодных и суперобитаемых планет должно основываться на биоцентрическом, а не гео- или антропоцентрическом подходе^[3]. Хеллер и Армстронг предложили создать перечень характеристик для экзопланет согласно звёздному типу, массе и местоположению в их планетарной системе и прочим особенностям. По их словам, суперобитаемые миры, вероятно, должны быть больше, теплее и старше, чем Земля, и должны обращаться вокруг звёзд класса K главной последовательности.

Основные характеристики

Kepler-186f в представлении художника, возможный аналог Земли. Также многие суперобитаемые планеты могли бы иметь схожий вид.

Авторы предложили перечень характеристик, позволяющих отнести экзопланету или экзолуну к категории суперобитаемых^{[4][3][5][6][7]}. Масса таковой должна равняться приблизительно 2 массам Земли, а радиус — 1,3 земных, это обеспечит оптимальный размер для тектоники плит. Кроме того это создаст более высокую гравитацию, которая увеличит задержание газов во время формирования планеты^[7], поэтому вероятно, что атмосфера окажется более плотной, с большей концентрацией кислорода и парниковых газов, которые в свою очередь повышают среднюю температуру до оптимальных значений для жизни растений — приблизительно 25 °C (77 °F)^[8][9]. Более плотная атмосфера может также влиять на рельеф поверхности, делая его более гладким и уменьшая размер океанских бассейнов, что увеличило бы разнообразие морской флоры и фауны в относительно мелких водах^[10].

Ещё одним фактором является тип звезды в системе. Звёзды класса K менее крупные, чем Солнце, и устойчивые на главной последовательности в течение очень долгого времени (15 — 30 миллиардов лет, по сравнению с 10 миллиардами для Солнца, звезды класса G)^[11][12], что предоставляет больше времени для зарождения жизни и эволюции. Суперобитаемый мир желательно должен располагаться в центре обитаемой зоны его звезды в течение долгого времени (хотя некоторый недостаток солнечной энергии может быть компенсирован приливным разогревом и/или парниковым эффектом)^[13][14].

Распространённость

Хеллер и Армстронг предполагают, что количество суперобитаемых планет может значительно превысить количество аналогов Земли^[15]: менее крупные звёзды главной последовательности более распространены, чем большие и более яркие звёзды, подобные Солнцу^[16]. Считается, что приблизительно 9 % звёзд в Млечном пути — звёзды класса K^[17].

Другой пункт, указывающий на возможное превалирование суперобитаемых планет, — более высокая масса, благодаря которой большее число требований для жизни окажется выполненным случайно^[18]. Планета близкая к 2 или 3 M⊕ должна иметь более длительную тектонику плит и также будет иметь большую площадь поверхности по сравнению с Землей^[7], что обеспечит большее число биомов и больший размер биомассы. Из-за более высокой гравитации океаны могут оказаться мельче, а атмосфера плотней, что также может благотворно сказаться на жизни^[8].

В отличие от этого, у планет с массой Земли может быть более широкий спектр различных условий. Например, некоторые могут пройти через более короткий период активной тектоники и в итоге останутся с меньшей плотностью воздуха, что повысить вероятность развития глобального оледенения (сценарий Земли-снежка)^[19]. Другой отрицательный эффект низкой плотности атмосферы может быть проявлен в форме сильных перепадов температур, которые могут привести к высокой изменчивости в мировом климате и увеличить шанс катастрофических событий. Кроме того, при наличии более слабой магнитосферы, такие планеты могут потерять атмосферный водород и стать мирами-пустынями^[19]. Любой из этих примеров может оказаться несовместим с зарождением жизни^[20]. В любом случае множество сценариев, которые могут превратить планету земной массы в зоне обитаемости солнцеподобной звезды в безжизненное место, менее вероятно на планете, которая отвечает основным характеристикам суперобитаемого мира, таким образом последний должен быть более распространён^[15].

См. также

• Двойник Земли
• Индекс подобия Земле
• Список потенциально жизнепригодных экзопланет

Примечания

1. liebertpub.com  (неопр.). Дата обращения: 19 апреля 2018. Архивировано 30 августа 2019 года.
2. Heller, Armstrong, 2014, p. 51.
3. Heller, Armstrong, 2014, p. 50.
4. Choi, 2014.
5. Williams, Kasting, 1997, pp. 254–267.
6. Rushby, A.J.; Claire, M.W.; Osborn, H.; Watson, A.J. (2013-09-18). "Habitable Zone Lifetimes of Exoplanets around Main Sequence". Astrobiology. No. 13. pp. 833—849. Архивировано 2 июля 2015. Дата обращения: 19 апреля 2018.
7. Heller, Armstrong, 2014, p. 59.
8. Heller, Armstrong, 2014, p. 55—58.
9. Moyer, Michael Faraway Planets May Be Far Better for Life  (неопр.) (31 января 2014). Дата обращения: 20 апреля 2015. Архивировано 28 февраля 2021 года.
10. Heller, Armstrong, 2014, p. 54—56.
11. Heller, Armstrong, 2014, p. 57.
12. Heller, Armstrong, 2014, p. 56—57.
13. Heller, Armstrong, 2014, p. 56.
14. Heller, Armstrong, 2014, p. 54—59.
15. Heller, Armstrong, 2014, p. 61.
16. LeDrew, 2001, pp. 32–33.
17. Croswell, 1997, p. 84.
18. Heller, Armstrong, 2014, p. 54—58.
19. Heller, Armstrong, 2014, p. 58.
20. Johnson, Michele; Harrington, J.D. NASA's Kepler Discovers First Earth-Size Planet In The 'Habitable Zone' of Another Star  (неопр.). NASA (17 апреля 2014). Дата обращения: 4 августа 2015. Архивировано 17 апреля 2014 года.

Литература

• Choi, Charles Q. (2014-03-14). "Super-Habitable World May Exist Near Earth". Astrobiology Magazine. Дата обращения: 1 апреля 2016.
• Croswell, Ken. Planet Quest: The Epic Discovery of Alien Solar Systems. — 1. — Free Press, 1997. — ISBN 0684832526.
• Heller, René; Armstrong, John (2014), "Superhabitable Worlds", Astrobiology, 14 (1): 50—66, arXiv:1401.2392, Bibcode:2014AsBio..14...50H, doi:10.1089/ast.2013.1088, PMID 24380533
• LeDrew, Glenn. The Real Starry Sky // Journal of the Royal Astronomical Society of Canada^[англ.]. — 2001. — Т. 95, № 686. — ISSN 0035-872X. — Bibcode: 2001JRASC..95...32L.
• Williams, D.M.; Kasting, J.F. Habitable Planets with High Obliquities (англ.) // Icarus. — Elsevier, 1997. — No. 1. — doi:10.1006/icar.1997.5759. — Bibcode: 1997Icar..129..254W.