Планетарная обитаемость

Обитаемость планет - это мера способности планеты или естественного спутника создавать и поддерживать среду, благоприятную для жизни . [1] Жизнь может зарождаться непосредственно на планете или спутнике эндогенно или передаваться на него из другого тела посредством гипотетического процесса, известного как панспермия . [2] Окружающая среда не обязательно должна содержать жизнь, чтобы считаться пригодной для жилья, и они не могут считаться пригодными для проживания зонами единственными областями, в которых может возникнуть жизнь. [3]

Понимание планетарной обитаемости частично является экстраполяцией условий на Земле, поскольку это единственная известная планета, на которой существует жизнь .

Поскольку существование жизни за пределами Земли неизвестно, обитаемость планет в значительной степени является экстраполяцией условий на Земле и характеристик Солнца и Солнечной системы, которые кажутся благоприятными для процветания жизни. [4] Особый интерес представляют те факторы, которые поддерживали на Земле сложные многоклеточные организмы, а не только более простые одноклеточные существа. Исследования и теория в этом отношении являются составной частью ряда естественных наук, таких как астрономия , планетология и развивающаяся дисциплина астробиология .

Абсолютное требование для жизни - это источник энергии , а понятие обитаемости на планете подразумевает, что должны быть выполнены многие другие геофизические , геохимические и астрофизические критерии, прежде чем астрономическое тело сможет поддерживать жизнь. В своей дорожной карте по астробиологии НАСА определило основные критерии обитаемости как «протяженные области жидкой воды [1], условия, благоприятные для сборки сложных органических молекул , и источники энергии для поддержания метаболизма ». [5] В августе 2018 года исследователи сообщили, что водные миры могут поддерживать жизнь. [6] [7]

Показатели пригодности для жизни и биосигнатуры должны интерпретироваться в планетарном и экологическом контексте. [2] При определении потенциала обитаемости тела исследования сосредотачиваются на его основном составе, орбитальных свойствах, атмосфере и возможных химических взаимодействиях. Важные звездные характеристики включают массу и светимость , стабильную изменчивость и высокую металличность . Каменистые, влажные планеты и луны земного типа с потенциалом химии, подобной Земле, являются основным направлением астробиологических исследований, хотя более спекулятивные теории обитаемости иногда исследуют альтернативные биохимии и другие типы астрономических тел.

Идея о том, что на планетах за пределами Земли может быть жизнь, является древней, хотя исторически она была сформулирована как философией, так и физикой . [a] В конце 20-го века в этой области произошли два прорыва. Наблюдение и исследование других планет и лун Солнечной системы с помощью космических аппаратов с помощью роботов предоставило важную информацию по определению критериев обитаемости и позволило провести существенные геофизические сравнения между Землей и другими телами. Открытие внесолнечных планет , начавшееся в начале 1990-х годов [8] [9] и ускорившееся после этого, дало дополнительную информацию для изучения возможной внеземной жизни. Эти результаты подтверждают, что Солнце не является уникальным среди звезд на планетах-хозяевах и расширяет горизонт исследования обитаемости за пределы Солнечной системы.

Химия жизни , возможно, начали вскоре после Большого взрыва , 13,8 млрд лет назад , во время обитаемого эпохи , когда Вселенной было всего 10-17 миллионов лет. [10] [11] Согласно гипотезе панспермии , микроскопическая жизнь, распространяемая метеороидами , астероидами и другими небольшими телами Солнечной системы, может существовать по всей Вселенной. [12] Тем не менее, Земля - ​​единственное место во Вселенной, где есть жизнь. [13] [14] Оценки обитаемых зон вокруг других звезд, [15] [16] наряду с открытием тысяч внесолнечных планет и новым пониманием экстремальных мест обитания на Земле, предполагают, что на Земле может быть гораздо больше обитаемых мест. Вселенная, чем считалось возможным до недавнего времени. [17] 4 ноября 2013 года, сообщили астрономы, на основе Kepler космической миссии данных, что может быть столько , сколько 40000000000 размером с Землю планет , вращающихся вокруг в жилых зонах на ВС типа звезд и красных карликов в пределах Млечного Пути . [18] [19] 11 миллиардов из этих предполагаемых планет могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу. [20] По мнению ученых, ближайшая такая планета может находиться на расстоянии 12 световых лет от Земли . [18] [19] По состоянию на июнь 2021 года было обнаружено в общей сложности 60 потенциально обитаемых экзопланет. [21]

Понимание планетарной обитаемости начинается с звезды-хозяина. [22] Классический HZ определен только для условий поверхности; но метаболизм, который не зависит от звездного света, все еще может существовать за пределами HZ, процветая внутри планеты, где есть жидкая вода. [22]

Под эгидой SETI «s Project Phoenix , ученые Маргарет Тернбулл и Джилл Тартер разработали„ HabCat “(или Каталог обитаемых звездных систем) в 2002 году каталог был сформирован веяния почти 120 000 звезд большего Гиппаркос Каталог в ядро группа из 17 000 потенциально обитаемых звезд, и использованные критерии отбора дают хорошую отправную точку для понимания того, какие астрофизические факторы необходимы для обитаемых планет. [23] Согласно исследованию, опубликованному в августе 2015 года, очень большие галактики могут быть более благоприятными для образования и развития обитаемых планет, чем меньшие галактики, такие как галактика Млечный Путь . [24]

Однако вопрос о том, что делает планету пригодной для жизни, - гораздо более сложный вопрос, чем наличие планеты, расположенной на правильном расстоянии от своей звезды-хозяина, чтобы вода могла быть жидкой на ее поверхности: различные геофизические и геодинамические аспекты, излучение и плазма родительской звезды. окружающая среда может влиять на эволюцию планет и жизни, если она возникла. [22] Жидкая вода является необходимым, но не достаточным условием для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку обитаемость зависит от множества параметров окружающей среды [2]

Спектральный класс

Спектральный класс звезды указывает на его фотосферное температуру , которая (для звезд главной последовательности ) коррелирует с общей массой. Подходящим спектральным диапазоном для обитаемых звезд считается от «позднего F» или «G» до «среднего K». Это соответствует температурам от немногим более 7000  К до чуть менее 4000 К (от 6700 ° C до 3700 ° C); Солнце, звезда G2 с температурой 5777 К, находится в этих пределах. Этот спектральный диапазон, вероятно, составляет от 5% до 10% звезд в местной галактике Млечный Путь . Звезды «среднего класса» такого типа обладают рядом характеристик, которые считаются важными для обитаемости планеты:

  • Они живут как минимум несколько сотен миллионов лет, давая жизни шанс развиваться. Более яркие звезды главной последовательности классов «О» и многие представители класса «В» обычно живут менее 500 миллионов лет, а в исключительных случаях - менее 10 миллионов. [25] [b]
  • Они излучают достаточно высокочастотного ультрафиолетового излучения, чтобы вызвать важные атмосферные динамики, такие как образование озона , но не настолько, чтобы ионизация разрушила зарождающуюся жизнь. [26]
  • Они излучают достаточное количество излучения на длинах волн, способствующих фотосинтезу. [27]
  • Жидкая вода может существовать на поверхности планет, вращающихся вокруг них на расстоянии, не вызывающем приливной блокировки .

Звезды K-типа могут поддерживать жизнь намного дольше, чем Солнце . [28]

Являются ли более слабые красные карлики поздних классов K и M подходящими хозяевами для обитаемых планет, возможно, является наиболее важным открытым вопросом во всей области обитаемости планет, учитывая их преобладание ( обитаемость систем красных карликов ). Gliese 581c , « суперземля », была обнаружена на орбите в « обитаемой зоне » (HZ) красного карлика и может содержать жидкую воду. Однако также возможно, что парниковый эффект может сделать его слишком горячим, чтобы поддерживать жизнь, в то время как его сосед, Gliese 581 d , может быть более вероятным кандидатом для обитания. [29] В сентябре 2010 года было объявлено об открытии другой планеты, Gliese 581 g , на орбите между этими двумя планетами. Однако отзывы об открытии поставили под сомнение существование этой планеты, и она указана как «неподтвержденная». В сентябре 2012 г. было объявлено об открытии двух планет, вращающихся вокруг Gliese 163 [30] . [31] [32] Считалось, что одна из планет, Gliese 163 c , примерно в 6,9 раз больше массы Земли и несколько более горячая, находится в зоне обитания. [31] [32]

Недавнее исследование предполагает, что более холодные звезды, излучающие больше света в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах, на самом деле могут содержать более теплые планеты с меньшим количеством льда и наличием состояний снежного кома. Эти длины волн поглощаются льдом их планет и парниковыми газами и остаются более теплыми. [33] [34]

Исследование 2020 года показало, что около половины звезд, подобных Солнцу, могут содержать каменистые, потенциально обитаемые планеты. В частности, они подсчитали, что в среднем ближайшая планета обитаемой зоны вокруг звезд типа G и K находится на расстоянии около 6 парсеков, а вокруг звезд типа G и K находится около 4 скалистых планет в пределах 10 парсеков (32,6 световых года). солнца. [35]

Стабильная жилая зона

Обитаемая зона (HZ) - это область пространства в форме оболочки, окружающая звезду, в которой планета может поддерживать жидкую воду на своей поверхности. [22] Эта концепция была впервые предложена астрофизиком Су-Шу Хуангом в 1959 году на основе климатических ограничений, наложенных звездой-хозяином. [22] После источника энергии жидкая вода широко считается наиболее важным ингредиентом для жизни, учитывая, насколько она является неотъемлемой частью всех жизненных систем на Земле. Однако, если жизнь обнаруживается в отсутствие воды, определение HZ, возможно, придется значительно расширить.

Внутренний край HZ - это расстояние, на котором неуправляемый парниковый эффект испаряет весь водный резервуар и, как второй эффект, вызывает фотодиссоциацию водяного пара и потерю водорода в космос. Внешний край HZ - это расстояние от звезды, на котором максимальный парниковый эффект не может удерживать поверхность планеты выше точки замерзания, а CO
2конденсация. [22] [3]

«Стабильный» HZ предполагает два фактора. Во-первых, диапазон HZ не должен сильно меняться со временем. Все звезды с возрастом увеличивают яркость, и, таким образом, данная HZ мигрирует наружу, но если это происходит слишком быстро (например, со сверхмассивной звездой), планеты могут иметь только короткое окно внутри HZ и, соответственно, меньшую вероятность развивающаяся жизнь. Расчет диапазона Гц и его долгосрочного движения никогда не бывает простым, поскольку петли отрицательной обратной связи, такие как цикл CNO, будут иметь тенденцию компенсировать увеличение яркости. Предположения, сделанные об атмосферных условиях и геологии, таким образом, имеют такое же большое влияние на предполагаемый диапазон HZ, как и звездная эволюция: например, предлагаемые параметры HZ Солнца сильно колебались. [36]

Во-вторых, никакие крупные тела, такие как газовые гиганты, не должны находиться в зоне HZ или относительно близко к ней, тем самым нарушая формирование тел размером с Землю. Например, материя в поясе астероидов, похоже, не смогла срастись с планетой из-за орбитального резонанса с Юпитером; если бы гигант появился в области, которая сейчас находится между орбитами Венеры и Марса , Земля почти наверняка не развивалась бы в ее нынешнем виде. Однако у газового гиганта внутри HZ могут быть обитаемые луны при правильных условиях. [37]

В Солнечной системе внутренние планеты являются земными , а внешние - газовыми гигантами , но открытия внесолнечных планет предполагают, что такое расположение может быть не совсем обычным: многочисленные тела размером с Юпитер были обнаружены на близкой орбите вокруг своей первичной планеты. нарушение потенциальных HZ. Однако существующие данные по внесолнечным планетам, вероятно, будут смещены в сторону этого типа (большие планеты на близких орбитах), потому что их гораздо легче идентифицировать; таким образом, еще предстоит увидеть, какой тип планетной системы является нормой, и действительно ли она существует. [ необходима цитата ]

Низкая звездная вариация

Изменения светимости характерны для всех звезд, но сила таких колебаний охватывает широкий диапазон. Большинство звезд относительно стабильны, но значительное меньшинство переменных звезд часто претерпевает внезапное и интенсивное увеличение яркости и, следовательно, количества энергии, излучаемой в направлении тел на орбите. Эти звезды считаются плохими кандидатами на размещение планет, несущих жизнь, поскольку их непредсказуемость и изменения выработки энергии могут негативно повлиять на организмы : живые существа, адаптированные к определенному температурному диапазону, не могут выдержать слишком большие колебания температуры. Кроме того, скачки яркости обычно сопровождаются огромными дозами гамма-лучей и рентгеновского излучения, которые могут оказаться смертельными. Атмосферы действительно смягчают такие эффекты, но их атмосфера может не удерживаться планетами, вращающимися на орбите, потому что высокочастотная энергия, ударяющая по этим планетам, будет постоянно лишать их защитного покрытия.

Солнце в этом отношении, как и во многих других, относительно благоприятно: разница между его максимальным и минимальным выходом энергии составляет примерно 0,1% в течение его 11-летнего солнечного цикла . Существуют убедительные (хотя и не бесспорные) доказательства того, что даже незначительные изменения светимости Солнца оказали значительное влияние на климат Земли в историческую эпоху: например, Малый ледниковый период середины второго тысячелетия мог быть вызван относительно длительное снижение яркости Солнца. [38] Таким образом, звезда не обязательно должна быть истинной переменной, чтобы различия в светимости влияли на обитаемость. Из известных солнечных аналогов один, который очень похож на Солнце, считается 18 Скорпионами ; К сожалению, для перспектив жизни, существующей в непосредственной близости от них, единственное существенное различие между двумя телами - это амплитуда солнечного цикла, которая, по-видимому, намного больше для 18 Скорпиона. [39]

Высокая металличность

Хотя основная масса вещества в любой звезде состоит из водорода и гелия , количество более тяжелых элементов ( металлов ) значительно варьируется . Высокая доля металлов в звезде коррелирует с количеством тяжелого материала, изначально доступного в протопланетном диске . Меньшее количество металла делает образование планет гораздо менее вероятным, согласно теории формирования планетных систем солнечной туманности . Любые планеты, которые образовались вокруг звезды с низким содержанием металлов, вероятно, будут иметь низкую массу и, следовательно, неблагоприятны для жизни. Спектроскопические исследования систем, в которых к настоящему времени были обнаружены экзопланеты , подтверждают взаимосвязь между высоким содержанием металлов и образованием планет: «Звезды с планетами или, по крайней мере, с планетами, подобными тем, которые мы находим сегодня, явно более богаты металлами, чем звезды без планет. товарищи ". [40] Эта взаимосвязь между высокой металличностью и образованием планет также означает, что обитаемые системы с большей вероятностью будут обнаружены вокруг звезд более молодого поколения, поскольку звезды, сформировавшиеся на ранних этапах истории Вселенной , имеют низкое содержание металлов.

Спутники некоторых газовых гигантов потенциально могут быть обитаемыми. [41]

Показатели пригодности для жизни и биосигнатуры должны интерпретироваться в планетарном и экологическом контексте. [2] Станет ли планета пригодной для жизни, зависит от последовательности событий, которые привели к ее формированию, которые могут включать производство органических молекул в молекулярных облаках и протопланетных дисках , доставку материалов во время и после планетарной аккреции , а также орбитальное положение. в планетной системе. [2] Главное предположение об обитаемых планетах - то, что они принадлежат к Земле . Такие планеты, примерно в пределах одного порядка величины от массы Земли , в основном состоят из силикатных пород, и не аккрецируется газообразные внешние слои водорода и гелия найдены на газовых гигантов . Возможность того, что жизнь могла развиваться в верхних слоях облаков планет-гигантов, не была полностью исключена, [c] хотя это считается маловероятным, поскольку у них нет поверхности, а их гравитация огромна. [44] Между тем естественные спутники планет-гигантов остаются подходящими кандидатами для жизни. [41]

В феврале 2011 года команда космической обсерватории Кеплер опубликовала список из 1235 кандидатов на внесолнечные планеты , в том числе 54, которые могут находиться в обитаемой зоне. [45] [46] Шесть кандидатов в этой зоне меньше, чем в два раза больше Земли. [45] Более недавнее исследование показало, что один из этих кандидатов (KOI 326.01) намного больше и горячее, чем сообщалось вначале. [47] Основываясь на выводах, команда Кеплера подсчитала, что в Млечном Пути находится «не менее 50 миллиардов планет», из которых «не менее 500 миллионов» находятся в обитаемой зоне. [48]

При анализе среды, которая может поддерживать жизнь, обычно различают простые одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи, и сложные многоклеточные (животные). Одноклеточность обязательно предшествует многоклеточности в любом гипотетическом древе жизни, и там, где одноклеточные организмы действительно появляются, нет никакой гарантии, что тогда разовьется большая сложность. [d] Планетарные характеристики, перечисленные ниже, считаются решающими для жизни в целом, но в любом случае многоклеточные организмы более разборчивы, чем одноклеточные.

Масса

Марс с его разреженной атмосферой холоднее, чем была бы Земля, если бы она находилась на таком же расстоянии от Солнца.

Планеты с малой массой - плохие кандидаты для жизни по двум причинам. Во-первых, их меньшая гравитация затрудняет удержание атмосферы . Составляющие молекулы с большей вероятностью достигнут космической скорости и потеряны в космосе при ударах солнечным ветром или при столкновении. Планеты без толстой атмосферы лишены вещества, необходимого для первичной биохимии , имеют слабую изоляцию и плохую теплопередачу через свои поверхности (например, Марс с его тонкой атмосферой холоднее, чем Земля, если бы он находился на таком же расстоянии от Земли. Солнце) и обеспечивают меньшую защиту от метеороидов и высокочастотного излучения . Кроме того, если плотность атмосферы менее 0,006 атмосферы Земли, вода не может существовать в жидкой форме, поскольку требуемое атмосферное давление , 4,56 мм рт. Ст. (608 Па) (0,18 дюйма рт . Температурный диапазон, при котором вода является жидкой, обычно меньше при низких давлениях.

Во-вторых, планеты меньшего размера имеют меньший диаметр и, следовательно, более высокое отношение поверхности к объему, чем их более крупные собратья. Такие тела имеют тенденцию быстро терять энергию, оставшуюся от их образования, и в конечном итоге становятся геологически мертвыми, не имея вулканов , землетрясений и тектонической активности, которые снабжают поверхность жизненно важным материалом, а атмосферу - замедлителями температуры, такими как углекислый газ . Тектоника плит кажется особенно важной, по крайней мере, на Земле: процесс не только перерабатывает важные химические вещества и минералы, он также способствует биологическому разнообразию за счет создания континентов и повышения сложности окружающей среды, а также помогает создавать конвективные ячейки, необходимые для генерации магнитного поля Земли . [49]

«Малая масса» - это отчасти относительное название: Земля имеет небольшую массу по сравнению с газовыми гигантами Солнечной системы , но она является самым большим по диаметру и массе и самым плотным из всех земных тел. [e] Он достаточно велик, чтобы удерживать атмосферу только за счет гравитации, и достаточно велик, чтобы его расплавленное ядро ​​оставалось тепловым двигателем, управляющим разнообразной геологией поверхности (распад радиоактивных элементов в ядре планеты является другим важным компонентом планетарного обогрев). Марс, напротив, почти (или, возможно, полностью) геологически мертв и потерял большую часть своей атмосферы. [50] Таким образом, было бы справедливо сделать вывод, что нижний предел массы для обитаемости лежит где-то между пределом массы Марса и Земли или Венеры: 0,3 массы Земли было предложено в качестве грубой разделительной линии для обитаемых планет. [51] Однако исследование, проведенное Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики в 2008 году, предполагает, что разделительная линия может быть выше. На самом деле Земля может находиться на нижней границе обитаемости: если бы она была меньше, тектоника плит была бы невозможна. Венера, на которую приходится 85% массы Земли, не проявляет никаких признаков тектонической активности. И наоборот, « суперземли », планеты земной группы с большей массой, чем Земля, будут иметь более высокий уровень тектоники плит и, таким образом, прочно разместятся в пригодном для жизни диапазоне. [52]

Исключительные обстоятельства действительно предлагают исключительные случаи: Юпитер «ы луны Ио (который меньше , чем любой из планет земной) является вулканически динамическим из-за гравитационных напряжений , вызванных его орбиты, и его сосед Европы может иметь жидкий океан или ледяной шуги под замороженная оболочка также из-за энергии, генерируемой на орбите газового гиганта.

Сатурн «s Titan , тем временем, имеют внешний шанс укрывает жизнь, как она сохранила плотную атмосферу и имеет жидкое метановое море на его поверхность. В этих морях возможны органико-химические реакции, требующие минимума энергии, но может ли какая-либо живая система быть основана на таких минимальных реакциях, неясно и кажется маловероятным. [ необходима цитата ] Эти спутники являются исключением, но они доказывают, что масса, как критерий обитаемости, не обязательно может считаться окончательным на данном этапе нашего понимания. [53]

На более крупной планете, вероятно, будет более массивная атмосфера. Комбинация более высокой скорости убегания для удержания более легких атомов и обширного выделения газа из-за улучшенной тектоники плит может значительно увеличить атмосферное давление и температуру на поверхности по сравнению с Землей. Усиленный парниковый эффект такой тяжелой атмосферы предполагает, что обитаемая зона должна быть дальше от центральной звезды для таких массивных планет.

Наконец, большая планета, вероятно, будет иметь большое железное ядро. Это позволяет магнитного поля , чтобы защитить планету от звездного ветра и космической радиации , которая в противном случае как правило стирают атмосферы планеты и бомбардировать живые существа с ионизированных частиц. Масса - не единственный критерий для создания магнитного поля, поскольку планета также должна вращаться достаточно быстро, чтобы вызвать динамо-эффект в своем ядре [54], но это важный компонент процесса.

Радиус

Радиус потенциально обитаемой экзопланеты будет составлять от 0,5 до 2,5 радиуса Земли. [21]

Орбита и вращение

Как и в случае с другими критериями, стабильность является решающим фактором при оценке влияния орбитальных и вращательных характеристик на обитаемость планет. Эксцентриситет орбиты - это разница между самым дальним и самым близким приближением планеты к родительской звезде, деленная на сумму указанных расстояний. Это соотношение, описывающее форму эллиптической орбиты. Чем больше эксцентриситет, тем сильнее колебания температуры на поверхности планеты. Несмотря на то, что они являются адаптивными, живые организмы могут стоять только так много вариаций, в особенности , если флуктуации перекрываются как точки замерзания и точка кипения основного растворителя биотической планеты (например, вода на Земле). Если, например, океаны Земли поочередно кипят и замерзают, трудно представить себе жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, эволюционировавшим. Чем сложнее организм, тем выше температурная чувствительность. [55] Орбита Земли почти идеально круглая с эксцентриситетом менее 0,02; другие планеты Солнечной системы (за исключением Меркурия ) обладают столь же доброкачественными эксцентриситетами. Тем не менее, может быть научная поддержка, основанная на исследованиях, опубликованных в марте 2020 года, для рассмотрения того, что части планеты Меркурий могли быть обитаемыми, и, возможно, что реальные формы жизни , хотя, вероятно, примитивные микроорганизмы , могли все-таки существовать на планете. [56] [57]

На пригодность для проживания также влияет архитектура планетной системы вокруг звезды. Эволюция и стабильность этих систем определяется гравитационной динамикой, которая движет орбитальной эволюцией планет земной группы. Данные, собранные об эксцентриситетах орбит внесолнечных планет, удивили большинство исследователей: 90% из них имеют эксцентриситет орбиты больше, чем в Солнечной системе, а среднее значение составляет 0,25. [58] Это означает, что подавляющее большинство планет имеют очень эксцентрические орбиты, и даже если их среднее расстояние от звезды находится в пределах HZ, они, тем не менее, будут проводить только небольшую часть своего времени в этой зоне. .

Движение планеты вокруг своей оси вращения также должно соответствовать определенным критериям, чтобы жизнь имела возможность развиваться. Первое предположение состоит в том, что на планете должно быть умеренное время года . Если наклон оси (или наклон) относительно перпендикуляра эклиптики небольшой или отсутствует , сезоны не будут происходить, и исчезнет главный стимулятор биосферного динамизма. Планета также была бы холоднее, чем была бы при значительном наклоне: когда наибольшая интенсивность излучения всегда находится в пределах нескольких градусов от экватора, теплая погода не может сместиться к полюсу, и климат планеты становится во власти более холодных полярных погодных систем.

Если планета радикально наклонена, времена года будут экстремальными, что затруднит достижение гомеостаза биосфере . Наклон оси Земли сейчас (в четвертичном периоде ) выше, чем в прошлом, что совпадает с уменьшением полярного льда , более высокими температурами и меньшими сезонными колебаниями. Ученые не знают, будет ли эта тенденция продолжаться бесконечно при дальнейшем увеличении осевого наклона (см. Земля-снежок ).

Точные эффекты этих изменений в настоящее время могут быть смоделированы только на компьютере, и исследования показали, что даже экстремальные наклоны до 85 градусов не исключают абсолютно жизнь, «при условии, что она не занимает поверхности континентов, сезонно страдающих от самых высоких температур». [59] Необходимо учитывать не только средний осевой наклон, но и его изменение во времени. Наклон Земли колеблется от 21,5 до 24,5 градусов за 41 000 лет. Более резкие колебания или гораздо более короткая периодичность могут вызвать климатические эффекты, такие как сезонные колебания суровости.

Другие особенности орбиты включают:

  • Планета должна вращаться относительно быстро, чтобы цикл день-ночь не был слишком длинным. Если для дня требуются годы, разница температур между дневной и ночной сторонами будет заметной, и на первый план выйдут проблемы, подобные тем, которые отмечены при экстремальном эксцентриситете орбиты.
  • Планета также должна вращаться достаточно быстро, чтобы в ее железном ядре можно было запустить магнитное динамо для создания магнитного поля.
  • Изменение направления вращения оси ( прецессия ) не должно быть выраженным. Сама по себе прецессия не должна влиять на обитаемость, поскольку она меняет направление наклона, а не его степень. Однако прецессия имеет тенденцию усиливать вариации, вызванные другими отклонениями орбиты; см. циклы Миланковича . Прецессия на Земле происходит в течение 26 000-летнего цикла.

Кажется, что Луна Земли играет решающую роль в смягчении климата Земли за счет стабилизации осевого наклона. Было высказано предположение, что хаотический наклон может быть «нарушителем сделки» с точки зрения обитаемости - т.е. спутник размером с Луну не только полезен, но и необходим для обеспечения стабильности. [60] Эта позиция остается спорной. [f]

В случае с Землей единственная Луна достаточно массивна и вращается по орбите, чтобы вносить значительный вклад в океанские приливы , что, в свою очередь, способствует динамическому перемешиванию больших жидких водных океанов Земли. Эти лунные силы не только помогают гарантировать, что океаны не застаиваются, но также играют решающую роль в динамическом климате Земли. [61] [62]

Геология

Геологический разрез Земли
"> Воспроизвести медиа
Визуализация, показывающая простую модель магнитного поля Земли .

Концентрации радионуклидов в каменистой мантии планет могут иметь решающее значение для обитаемости планет земного типа, поскольку планеты с более высоким содержанием, вероятно, не имеют постоянного динамо-машины в течение значительной части времени их жизни, а планеты с более низкими концентрациями часто могут быть геологически инертными . Планетные динамо-машины создают сильные магнитные поля, которые часто могут быть необходимы для развития или сохранения жизни, поскольку они защищают планеты от солнечных ветров и космического излучения . Спектры электромагнитного излучения звезд можно использовать для идентификации тех, на которых с большей вероятностью могут находиться обитаемые планеты земного типа. Считается, что по состоянию на 2020 год радионуклиды образуются в результате редких звездных процессов, таких как слияние нейтронных звезд . [63] [64] Дополнительные геологические характеристики могут быть существенными или важными факторами обитаемости естественных небесных тел, включая те, которые могут формировать тепловое и магнитное поле тела. Некоторые из них неизвестны или недостаточно изучены и исследуются планетологами , геохимиками и другими. [65] [ требуется дополнительное цитирование ]

Геохимия

Обычно предполагается, что любая внеземная жизнь, которая может существовать, будет основана на той же фундаментальной биохимии, что и на Земле, поскольку четыре элемента, наиболее важные для жизни, углерод , водород , кислород и азот , также являются наиболее распространенными химически реактивными элементами. во вселенной. Действительно, простые биогенные соединения, такие как очень простые аминокислоты, такие как глицин , были обнаружены в метеоритах и в межзвездной среде . [66] Эти четыре элемента вместе составляют более 96% коллективной биомассы Земли . Углерод обладает беспрецедентной способностью связываться с самим собой и формировать массив сложных и разнообразных структур, что делает его идеальным материалом для сложных механизмов, формирующих живые клетки . Водород и кислород в форме воды составляют растворитель, в котором происходят биологические процессы и в котором произошли первые реакции, приведшие к возникновению жизни . Энергия, выделяющаяся при образовании мощных ковалентных связей между углеродом и кислородом, доступная при окислении органических соединений, является топливом для всех сложных форм жизни. Эти четыре элемента вместе составляют аминокислоты , которые, в свою очередь, являются строительными блоками белков , вещества живой ткани. Кроме того, ни сера , необходимая для построения белков, ни фосфор , необходимый для образования ДНК , РНК и аденозинфосфатов, необходимых для метаболизма , встречаются редко.

Относительное изобилие в космосе не всегда отражает дифференцированное изобилие внутри планет; из четырех жизненных элементов, например, только кислород присутствует в земной коре в любом количестве . [67] Это можно частично объяснить тем фактом, что многие из этих элементов, такие как водород и азот , наряду с их простейшими и наиболее распространенными соединениями, такими как углекислый газ , окись углерода , метан , аммиак и вода, являются газообразными при теплые температуры. В жарком регионе, близком к Солнцу, эти летучие соединения не могли играть значительной роли в геологическом формировании планет. Вместо этого они были захвачены в виде газов под новообразованными корками, которые в значительной степени состояли из твердых нелетучих соединений, таких как кремнезем (соединение кремния и кислорода, составляющее относительное содержание кислорода). Выделение летучих соединений через первые вулканы способствовало формированию атмосфер планет . Эксперимент Миллера-Юри показал , что, с применением энергии, простые неорганические соединения подвергается воздействию первичной атмосферы могут реагировать синтезировать аминокислоты . [68]

Даже в этом случае дегазация вулкана не могла объяснить количество воды в океанах Земли. [69] Подавляющее большинство воды - и, возможно, углерода - необходимой для жизни, должно быть, пришло из внешней Солнечной системы, вдали от солнечного тепла, где она могла оставаться твердой. Кометы, столкнувшиеся с Землей в первые годы существования Солнечной системы, откладывали бы огромное количество воды вместе с другими летучими соединениями, которые необходимы жизни на ранней Земле, что послужило толчком к возникновению жизни .

Таким образом, хотя есть основания подозревать, что четыре «жизненных элемента» должны быть легко доступны где-то еще, обитаемая система, вероятно, также требует поставки долгосрочных орбитальных тел для засева внутренних планет. Без комет есть вероятность, что жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не существовала бы на Земле.

Микросреды и экстремофилы

Пустыня Атакама в Южной Америке обеспечивает аналог Марса и идеальную среду для изучения границы между бесплодием и обитаемости.

Одним из важных критериев пригодности для обитания является то, что для поддержания жизни требуется лишь крошечная часть планеты, так называемая Край Златовласки или Большое Пребиотическое Пятно. [70] Астробиологи часто интересуются «микросредой», отмечая, что «нам не хватает фундаментального понимания того, как эволюционные силы, такие как мутации , отбор и генетический дрейф , действуют в микроорганизмах, которые действуют на меняющиеся микроорганизмы и реагируют на них. -среды ". [71] Экстремофилы - это земные организмы, которые живут в нишевых условиях в суровых условиях, которые обычно считаются враждебными для жизни. Обычно (хотя и не всегда) одноклеточные, экстремофилы включают сильно алкалифильные и ацидофильные организмы, а также другие организмы, способные выдерживать температуру воды выше 100 ° C в гидротермальных жерлах .

Открытие жизни в экстремальных условиях усложнило определение пригодности для жизни, но также вызвало большой интерес у исследователей, значительно расширив известный диапазон условий, в которых может существовать жизнь. Например, планета, которая в противном случае не могла бы поддерживать атмосферу, учитывая солнечные условия в ее окрестностях, могла бы сделать это внутри глубокого затененного разлома или вулканической пещеры. [72] Точно так же кратерная местность может стать убежищем для примитивной жизни. Кратер Лоун-Хилл был изучен как астробиологический аналог, и исследователи предполагают, что быстрое заполнение отложениями создало защищенную микросреду для микробных организмов; аналогичные условия могли иметь место в геологической истории Марса . [73]

Окружающая среда Земли, которая не может поддерживать жизнь, по-прежнему поучительна для астробиологов при определении границ того, что могут вынести организмы. Сердце пустыни Атакама , которое обычно считается самым засушливым местом на Земле, похоже, не способно поддерживать жизнь, и по этой причине оно было предметом изучения НАСА и ЕКА : оно дает аналог Марса, а градиенты влажности по краям идеальны. для изучения границы между бесплодием и обитаемостью. [74] Атакама была предметом исследования в 2003 году, которое частично имитировало эксперименты высадки викингов на Марс в 1970-х годах; нет ДНК может быть извлечена из двух образцов почвы, и инкубация Эксперименты также была отрицательной для биосигнатуры . [75]

Экологические факторы

Два современных экологических подхода для прогнозирования потенциальной пригодности для жизни используют 19 или 20 факторов окружающей среды с упором на доступность воды, температуру, наличие питательных веществ, источник энергии и защиту от солнечного ультрафиолета и галактического космического излучения . [76] [77]

Некоторые факторы обитаемости [77]
Воды · Активность жидкой воды
 · Прошлые или будущие запасы жидкости (льда)
 · Соленость , pH и Eh доступной воды
Химическая средаПитательные вещества:
 · C, H, N, O, P, S, основные металлы, основные питательные микроэлементы
 · Фиксированный азот
 · Доступность / минералогия
Обилие и летальность токсинов:
 · Тяжелые металлы (например, Zn, Ni, Cu, Cr, As, Cd и т. Д. .; некоторые из них необходимы, но токсичны при высоких уровнях)
 · Глобально распространенные окисляющие почвы
Энергия для обмена веществСолнечная энергия (только на поверхности и у поверхности)
Геохимические (подземные)
 · Окислители
 · Восстановители
 · Градиенты окислительно-восстановительного потенциала
Благоприятные
физические условия		 · Температура
 · Экстремальные суточные колебания температуры
 · Низкое давление (существует ли порог низкого давления для земных анаэробов ?)
 · Сильное бактерицидное ультрафиолетовое облучение
 · Галактическое космическое излучение и солнечные частицы (долгосрочные накопленные эффекты)
 · Летучие окислители, индуцированные солнечным УФ-излучением , например, O 2 - , O - , H 2 O 2 , O 3
 · Климат и его изменчивость (география, сезоны, суточные и, в конечном итоге, изменения наклона)
 · Подложка (почвенные процессы, микросреда горных пород, состав пыли, защита)
 · Высокая Концентрации CO 2 в глобальной атмосфере
 · Транспорт ( эоловые , подземные воды, поверхностные воды, ледниковые)

Определяя возможность существования внеземной жизни, астрономы давно сосредоточили свое внимание на таких звездах, как Солнце. Однако, поскольку планетные системы, напоминающие Солнечную систему, оказываются редкими, они начали исследовать возможность того, что жизнь может образоваться в системах, очень непохожих на нашу.

Бинарные системы

Типичные оценки часто предполагают, что 50% или более всех звездных систем являются двойными системами . Частично это может быть смещением выборки, поскольку массивные и яркие звезды обычно находятся в двойных системах, и их легче всего наблюдать и каталогизировать; более точный анализ показал, что более распространенные более слабые звезды обычно являются сингулярными, и поэтому до двух третей всех звездных систем являются одиночными. [78]

Расстояние между звездами в двойной системе может составлять от менее одной астрономической единицы (а.е., среднее расстояние Земля – Солнце) до нескольких сотен. В последних случаях гравитационные эффекты будут незначительными на планете, вращающейся вокруг подходящей звезды, и потенциал обитаемости не будет нарушен, если орбита не будет сильно эксцентричной (см. , Например, Немезиду ). Однако там, где расстояние значительно меньше, стабильная орбита может оказаться невозможной. Если расстояние от планеты до своей главной звезды превышает примерно одну пятую от ближайшего сближения другой звезды, орбитальная стабильность не гарантируется. [79] Могут ли планеты формироваться в двойных системах долгое время было неясно, учитывая, что гравитационные силы могут мешать формированию планет. Теоретическая работа Алана Босса из Института Карнеги показала, что газовые гиганты могут образовываться вокруг звезд в двойных системах так же, как они это делают вокруг одиночных звезд. [80]

Одно исследование Альфа Центавра , ближайшей к Солнцу звездной системы, показало, что двойные системы не следует сбрасывать со счетов при поиске обитаемых планет. Центавриане A и B имеют расстояние 11 а.е. при ближайшем приближении (в среднем 23 а.е.), и оба должны иметь устойчивые жилые зоны. Исследование долгосрочной орбитальной стабильности для смоделированных планет внутри системы показывает, что планеты в пределах примерно трех а.е. от любой звезды могут оставаться довольно стабильными (т.е. большая полуось отклоняется менее чем на 5% в течение 32 000 бинарных периодов). Непрерывная обитаемая зона (CHZ в течение 4,5 миллиардов лет) для Центавра A по консервативным оценкам составляет от 1,2 до 1,3 а.е. и Центавра B от 0,73 до 0,74 - в обоих случаях вполне в пределах стабильной области. [81]

Системы красных карликов

Относительные размеры звезд и температуры фотосфер . Любая планета вокруг красного карлика, такого как показанная здесь ( Gliese 229A ), должна была бы сжаться близко, чтобы достичь температуры, подобной земной, что, вероятно, вызовет приливную блокировку. См. Аурелию . Предоставлено: MPIA / V. Йоргенс.

Определение обитаемости красных карликов может помочь определить, насколько обычной может быть жизнь во Вселенной, поскольку красные карлики составляют от 70 до 90% всех звезд в галактике.

Размер

Астрономы в течение многих лет исключали красные карлики как потенциальные жилища для жизни. Их небольшой размер (от 0,08 до 0,45 солнечной массы) означает, что их ядерные реакции протекают исключительно медленно, и они излучают очень мало света (от 3% света, производимого Солнцем, до всего 0,01%). Любая планета, находящаяся на орбите вокруг красного карлика, должна прижаться очень близко к своей родительской звезде, чтобы достичь температуры поверхности, подобной земной; от 0,3 а.е. (внутри орбиты Меркурия ) для звезды, подобной Лакайле 8760 , до всего 0,032 а.е. для звезды, подобной Проксиме Центавра [82] (в таком мире год длился бы всего 6,3 дня). На таких расстояниях гравитация звезды вызовет приливную блокировку. Одна сторона планеты всегда будет обращена к звезде, а другая - в противоположную от нее. Единственные способы, которыми потенциальная жизнь могла бы избежать или ада, или глубокого замерзания, заключались бы в том, если бы планета имела атмосферу, достаточно толстую, чтобы передавать тепло звезды с дневной стороны на ночную сторону, или если бы в жилых помещениях находился газовый гигант. зона с пригодной для жизни луной , которая будет привязана к планете вместо звезды, что позволит более равномерно распределить радиацию по планете. Долгое время считалось, что такая плотная атмосфера в первую очередь препятствует попаданию солнечного света на поверхность, предотвращая фотосинтез .

Изображение художника GJ 667 Cc , потенциально обитаемой планеты, вращающейся вокруг красного карлика, составляющего тройную звездную систему .

Этот пессимизм был смягчен исследованиями. Исследования Роберта Haberle и Маноджа Joshi из НАСА «ы исследовательского центра Эймса в Калифорнии, показали , что атмосфера планеты (предполагая , что он включен парниковых газов СО 2 и Н 2 О ) необходимо всего лишь 100 миллибар (0,10 атм), для тепла звезды в эффектно переноситься на ночную сторону. [83] Это находится в пределах уровней, необходимых для фотосинтеза, хотя вода все еще остается замороженной на темной стороне в некоторых из их моделей. Мартин Хит из Гринвичского муниципального колледжа показал, что морская вода также могла бы эффективно циркулировать без замерзания, если бы океанические бассейны были достаточно глубокими, чтобы обеспечить свободное течение под ледяной шапкой ночной стороны. Дальнейшие исследования, в том числе рассмотрение количества фотосинтетически активной радиации, показали, что планеты в системе красных карликов, заблокированные приливом, могут быть по крайней мере пригодны для жизни высшим растениям. [84]

Другие факторы, ограничивающие обитаемость

Однако размер - не единственный фактор, делающий красных карликов потенциально непригодными для жизни. На планете красных карликов фотосинтез на ночной стороне был бы невозможен, так как она никогда не увидит солнце. С дневной стороны, поскольку солнце не встает и не заходит, участки в тени гор останутся таковыми навсегда. Фотосинтез, как мы его понимаем, будет осложнен тем фактом, что красный карлик производит большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне , а на Земле этот процесс зависит от видимого света. В этом сценарии есть потенциальные положительные стороны. Например, многие наземные экосистемы полагаются на хемосинтез, а не на фотосинтез, который был бы возможен в системе красных карликов. Статическое положение основной звезды устраняет необходимость для растений направлять листья к солнцу, иметь дело с изменением оттенка / солнечного света или переходить от фотосинтеза к накопленной энергии в ночное время. Из-за отсутствия цикла день-ночь, включая слабый утренний и вечерний свет, при заданном уровне радиации будет доступно гораздо больше энергии.

Красные карлики гораздо более изменчивы и агрессивны, чем их более стабильные и большие собратья. Часто они покрыты звездными пятнами, которые в течение нескольких месяцев могут затемнять излучаемый ими свет до 40%, в то время как в другое время они испускают гигантские вспышки, которые могут удвоить свою яркость за считанные минуты. [85] Такое изменение было бы очень разрушительным для жизни, поскольку оно не только разрушило бы любые сложные органические молекулы, которые могли бы образовать биологические предшественники, но также потому, что оно взорвало бы значительные части атмосферы планеты.

Для жизни на планете вокруг красного карлика требуется быстро вращающееся магнитное поле, защищающее ее от вспышек. Планета, заблокированная приливом и отливом, вращается очень медленно и поэтому не может создать геодинамо в своей основе. Период неистовых вспышек жизненного цикла красных карликов, по оценкам, длится только примерно первые 1,2 миллиарда лет его существования. Если планета формируется далеко от красного карлика, чтобы избежать приливной блокировки, а затем мигрирует в обитаемую зону звезды после этого бурного начального периода, возможно, у жизни появится шанс развиться. [86] Однако, учитывая свой возраст, 7–12 миллиардов лет, звезда Барнарда значительно старше Солнца. Долгое время считалось, что он находится в состоянии покоя с точки зрения звездной активности. Тем не менее, в 1998 году астрономы наблюдали интенсивную звездную вспышку , что неожиданно показало, что звезда Барнарда, несмотря на свой возраст, является вспышкой . [87]

Долголетие и повсеместность

У красных карликов есть одно преимущество перед другими звездами как пристанища для жизни: гораздо большее долголетие. Потребовалось 4,5 миллиарда лет, прежде чем человечество появилось на Земле, а жизнь, которую мы знаем, будет иметь подходящие условия еще на 1 [88] - 2,3 [89] миллиарда лет . Красные карлики, напротив, могут жить триллионы лет, потому что их ядерные реакции намного медленнее, чем у более крупных звезд, а это означает, что жизни потребуется больше времени, чтобы эволюционировать и выжить.

Хотя вероятность найти планету в обитаемой зоне вокруг любого конкретного красного карлика невелика, общее количество обитаемой зоны вокруг всех красных карликов вместе взятых равно общему количеству вокруг звезд, подобных Солнцу, с учетом их повсеместности. [90] Более того, это общее количество обитаемой зоны будет длиться дольше, потому что красные карлики живут сотни миллиардов лет или даже дольше на главной последовательности. [91] Однако, в сочетании с вышеупомянутыми недостатками, более вероятно, что красные карлики останутся обитаемыми дольше для микробов, в то время как более короткоживущие желтые карлики, такие как Солнце, будут оставаться обитаемыми дольше для животных.

Массивные звезды

Недавние исследования показывают, что очень большие звезды, более ~ 100 солнечных масс, могут иметь планетные системы, состоящие из сотен планет размером с Меркурий в пределах обитаемой зоны. В таких системах также могут быть коричневые карлики и маломассивные звезды (~ 0,1–0,3 массы Солнца). [92] Однако очень короткая продолжительность жизни звезд с массой более нескольких солнечных масс едва ли позволит планете остыть, не говоря уже о времени, необходимом для развития стабильной биосферы. Таким образом, массивные звезды исключаются как возможные жилища на всю жизнь. [93]

Однако массивная звездная система могла быть прародительницей жизни другим способом - взрыв сверхновой массивной звезды в центральной части системы. Эта сверхновая будет рассеивать более тяжелые элементы по всей своей окрестности, создаваемые во время фазы, когда массивная звезда отошла от главной последовательности, и системы потенциальных маломассивных звезд (которые все еще находятся на главной последовательности) внутри бывшей массивной звезды. Звездная система может быть обогащена относительно большим запасом тяжелых элементов так близко к взрыву сверхновой. Однако это ничего не говорит о том, какие типы планет могли бы образоваться в результате образования сверхновой звезды или каков был бы их потенциал обитаемости.

В обзоре факторов, которые важны для эволюции обитаемых планет размером с Землю, Ламмер и др. предложила классификацию четырех типов среды обитания, зависящих от воды: [22] [94]

Среда обитания класса I - это планетные тела, на которых звездные и геофизические условия позволяют жидкой воде быть доступной на поверхности вместе с солнечным светом, так что могут возникнуть сложные многоклеточные организмы .

Среды обитания класса II включают тела, которые изначально находятся в земных условиях, но не сохраняют способность поддерживать жидкую воду на своей поверхности из-за звездных или геофизических условий. Марс и, возможно, Венера являются примерами этого класса, в котором сложные формы жизни могут не развиваться.

Среда обитания класса III - это планетарные тела, где жидкие водные океаны существуют под поверхностью, где они могут напрямую взаимодействовать с богатым силикатом ядром .

Такую ситуацию можно ожидать на богатых водой планетах, расположенных слишком далеко от своей звезды, чтобы позволить поверхностной жидкой воде, но на которых подземная вода находится в жидкой форме из-за геотермального тепла . Двумя примерами такой среды являются Европа и Энцелад . В таких мирах не только свет недоступен в качестве источника энергии, но и органический материал, принесенный метеоритами (который, как считается, был необходим для зарождения жизни в некоторых сценариях), не может легко достичь жидкой воды. Если бы планета могла питать жизнь только под своей поверхностью, биосфера вряд ли изменила бы всю планетную среду наблюдаемым образом, поэтому обнаружение ее присутствия на экзопланете было бы чрезвычайно трудным.

Среды обитания класса IV имеют жидкие слои воды между двумя слоями льда или жидкости над льдом.

Если слой воды достаточно толстый, вода в его основании будет находиться в твердой фазе (ледяные полиморфы) из-за высокого давления. Ганимед и Каллисто - вероятные примеры этого класса. Считается, что их океаны заключены между толстыми слоями льда. В таких условиях появление даже простых форм жизни может быть очень трудным, потому что необходимые для жизни ингредиенты, скорее всего, будут полностью разбавлены.

Помимо характеристик планет и их звездных систем, более широкая галактическая среда также может влиять на обитаемость. Ученые рассматривали возможность того, что определенные области галактик ( галактические обитаемые зоны ) лучше подходят для жизни, чем другие; Солнечная система, в которой мы живем, в отроге Ориона , на краю галактики Млечный Путь, считается благоприятным для жизни местом: [95]

  • Это не шаровое скопление, где огромная плотность звезд враждебна жизни из-за чрезмерного излучения и гравитационных возмущений. Шаровые скопления также в основном состоят из более старых, вероятно, бедных металлами звезд. Кроме того, в шаровых скоплениях большой возраст звезд будет означать значительную эволюцию звезд со стороны хозяина или других близлежащих звезд, которые из-за их близости могут нанести огромный вред жизни на любых планетах, при условии, что они могут образоваться.
  • Это не рядом с активным источником гамма-излучения .
  • Это не близко к центру Галактики, где плотность звезд снова увеличивает вероятность ионизирующего излучения (например, от магнетаров и сверхновых ). Сверхмассивная черная дыра также полагают, лежат в середине галактики , которые могли бы доказать опасность для любых близлежащих органов.
  • Круговая орбита Солнца вокруг галактического центра не позволяет ему попадать в спиральные рукава галактики, где интенсивное излучение и гравитация могут снова привести к разрушению. [96]

Таким образом, относительная изоляция - это, в конечном счете, то, что необходимо системе, несущей жизнь. Если бы Солнце было тесно среди других систем, шанс оказаться смертельно близко к опасным источникам излучения значительно увеличился бы. Кроме того, близкие соседи могут нарушить стабильность различных движущихся по орбите тел, таких как облако Оорта и объекты пояса Койпера , что может привести к катастрофе, если попадет во внутреннюю часть Солнечной системы.

В то время как скопление звезд неблагоприятно для обитаемости, крайняя изоляция тоже. Такая богатая металлами звезда, как Солнце, вероятно, не образовалась бы в самых отдаленных областях Млечного Пути, учитывая снижение относительного содержания металлов и общее отсутствие звездообразования. Таким образом, «пригородное» местоположение, такое как Солнечная система, предпочтительнее центра Галактики или самых дальних уголков. [97]

Альтернативные биохимии

В то время как большинство исследований внеземной жизни начинается с предположения, что развитые формы жизни должны иметь такие же требования к жизни, как и на Земле, гипотеза других типов биохимии предполагает возможность эволюции форм жизни вокруг другого метаболического механизма. В Развиваясь инопланетного , биолог Джек Коэн и математик Ян Стюарт утверждают , астробиология , на основе редкой гипотезы Земли , носит ограничительный характер и прозаическая. Они предполагают, что планеты, похожие на Землю, могут быть очень редкими, но сложная жизнь, не основанная на углероде, может возникнуть и в других средах. Наиболее часто упоминаемой альтернативой углю является жизнь на основе кремния , в то время как аммиак и углеводороды иногда предлагаются в качестве альтернативных растворителей воде. Астробиолог Дирк Шульце-Макух и другие ученые предложили индекс обитаемости планеты, критерии которого включают «способность удерживать жидкий растворитель», который не обязательно ограничивается водой. [98] [99]

Более спекулятивные идеи сосредоточились на телах, совершенно отличных от планет земного типа. Астроном Фрэнк Дрейк , известный сторонник поисков внеземной жизни , вообразил жизнь на нейтронной звезде : субмикроскопические «ядерные молекулы», объединяющиеся, чтобы сформировать существ, жизненный цикл которых в миллионы раз быстрее, чем у земной жизни. [100] Эта идея, получившая название «творческой и насмешливой», породила научные фантастические изображения. [101] Карл Саган , еще один оптимист в отношении внеземной жизни, в статье 1976 года рассмотрел возможность существования организмов, которые всегда находятся в воздухе в верхних слоях атмосферы Юпитера. [42] [43] Коэн и Стюарт также представляли жизнь как в солнечной среде, так и в атмосфере газового гиганта.

"Добрые юпитеры"

«Хорошие юпитеры» - это газовые гиганты, подобные Юпитеру Солнечной системы , которые вращаются вокруг своих звезд по круговым орбитам, достаточно далеко от обитаемой зоны, чтобы не беспокоить ее, но достаточно близко, чтобы «защищать» планеты земной группы на более близких орбитах двумя важными способами. Во-первых, они помогают стабилизировать орбиты и, следовательно, климат внутренних планет. Во-вторых, они сохраняют внутреннюю звездную систему относительно свободной от комет и астероидов, которые могут вызвать разрушительные столкновения. [102] Юпитер вращается вокруг Солнца на расстоянии, примерно в пять раз превышающем расстояние между Землей и Солнцем. Это приблизительное расстояние, на которое мы должны рассчитывать найти хороших Юпитеров в других местах. Роль Юпитера как «смотрителя» была наглядно проиллюстрирована в 1994 году, когда комета Шумейкера-Леви 9 столкнулась с гигантом.

Однако доказательства не совсем так однозначны. Исследования показали, что роль Юпитера в определении скорости падения объектов на Землю значительно сложнее, чем считалось ранее. [103] [104] [105] [106]

Роль Юпитера в ранней истории Солнечной системы установлена ​​несколько лучше и вызывает значительно меньше споров. В начале истории Солнечной системы считается, что Юпитер сыграл важную роль в гидратации нашей планеты: он увеличил эксцентриситет орбит пояса астероидов и позволил многим пересечь орбиту Земли и снабдить планету важными летучими веществами, такими как вода и углерод. диоксид. Прежде чем Земля достигла половины своей нынешней массы, ледяные тела из области Юпитер-Сатурн и небольшие тела из первичного пояса астероидов поставляли воду на Землю из-за гравитационного рассеяния Юпитера и, в меньшей степени, Сатурна . [107] Таким образом, хотя газовые гиганты сейчас являются полезными защитниками, они когда-то были поставщиками жизненно важного материала для обитания.

Напротив, тела размером с Юпитер, которые вращаются слишком близко к обитаемой зоне, но не в ней (как в 47 Ursae Majoris ), или имеют очень эллиптическую орбиту, пересекающую обитаемую зону (например, 16 Cygni B ), очень затрудняют перемещение независимая планета земного типа, существующая в системе. См. Обсуждение стабильной жилой зоны выше. Однако в процессе миграции в обитаемую зону планета размером с Юпитер может захватить планету земного типа как луну. Даже если такая планета изначально слабо связана и движется по сильно наклоненной орбите, гравитационные взаимодействия со звездой могут стабилизировать новолуние на близкой круговой орбите, которая копланарна орбите планеты вокруг звезды. [108]

Влияние жизни на обитаемость

Дополнением к факторам, поддерживающим возникновение жизни, является представление о том, что сама жизнь, однажды сформировавшись, сама по себе становится фактором обитаемости. Важным примером Земли было производство газообразного молекулярного кислорода ( O
2) древними цианобактериями и, в конечном итоге, фотосинтезирующими растениями, что привело к радикальному изменению состава атмосферы Земли. Это изменение окружающей среды называется Великим событием оксигенации . Этот кислород оказался фундаментальным для дыхания более поздних видов животных. Гипотеза Гайи , научная модель геобиосферы, впервые предложенная Джеймсом Лавлоком в 1975 году, утверждает, что жизнь в целом создает и поддерживает подходящие условия для себя, помогая создать планетарную среду, подходящую для ее непрерывности. Точно так же Дэвид Гринспун предложил «гипотезу живых миров», в которой наше понимание того, что составляет обитаемость, не может быть отделено от жизни, уже существующей на планете. Планеты, которые геологически и метеорологически живы, с гораздо большей вероятностью будут биологически живыми, и «планета и ее жизнь будут эволюционировать совместно». [109] Это основа науки о Земле .

Роль случая

Зеленые точки представляют собой смоделированные естественные планеты, которые оставались обитаемыми в течение 3 млрд сим. лет, а) разные сим. планеты управляются один раз; б) повторное прохождение этих 1000 планет, показывающее 1,5% × 39% вероятность того, что эти планеты неоднократно останутся обитаемыми. [110]

В 2020 году компьютерное моделирование эволюции климата планеты за 3 миллиарда лет показало, что обратная связь является необходимым, но не достаточным условием для предотвращения того, чтобы планеты когда-либо становились слишком горячими или холодными для жизни, и что шанс также играет решающую роль. [111] [110] Связанные с этим соображения включают в себя еще неизвестные факторы, влияющие на тепловую обитаемость планет, такие как «механизм (или механизмы) обратной связи, который предотвращает изменение климата до фатальных температур». [112]

  • Астроботаника  - Изучение растений, выращиваемых в космических кораблях.
  • Околозвездная обитаемая зона  - орбиты, на которых на планетах может быть жидкая вода.
  • Дарвин (космический корабль)  - Европейская концепция исследования множества космических обсерваторий, 2007 г.
  • Аналог Земли  - планета с условиями окружающей среды, аналогичными земным.
  • Экзопланета  - Планета за пределами Солнечной системы.
  • Экзопланетология  - изучение планет за пределами Солнечной системы
  • Внеземная жидкая вода  - вода в жидком состоянии, которая естественным образом встречается за пределами Земли.
  • Обитаемость естественных спутников  - мера способности естественных спутников иметь среду, благоприятную для жизни
  • Обитаемые планеты для человека
  • Список потенциально обитаемых экзопланет
  • Неокатастрофизм  - Гипотеза о том, что такие разрушающие жизнь события, как гамма-всплески, действовали как механизм галактической регуляции в Млечном Пути после появления сложной жизни.
  • Гипотеза редкой земли  - гипотеза о том, что сложная внеземная жизнь маловероятна и крайне редка.
  • Колонизация космоса  - концепция постоянного проживания человека за пределами Земли
  • Сверхобитаемая планета  - гипотетический тип планеты, который может быть лучше приспособлен для жизни, чем Земля.
  • Терраформирование  - гипотетический процесс планетарной инженерии.

  1. ^ Эта статья представляет собой анализ обитаемости планет с точки зрения современной физической науки. Историческую точку зрения на возможность обитания планет можно найти в книге «Убеждения во внеземную жизнь и космический плюрализм» . Для обсуждения вероятности появления инопланетной жизни см. Уравнение Дрейка и парадокс Ферми . Обитаемые планеты также являются предметом художественной литературы; см. Планеты в научной фантастике .
  2. ^ Жизнь появилась на Земле примерно через 500 миллионов лет после образования планеты. В это окно попадают звезды класса «А» (которые светят от 600 миллионов до 1,2 миллиарда лет) и небольшая часть звезд класса «В» (которые светят от 10+ миллионов до 600 миллионов). По крайней мере, теоретически в таких системах может появиться жизнь, но она почти наверняка не достигнет сложного уровня с учетом этих временных рамок и того факта, что увеличение яркости будет происходить довольно быстро. Жизнь вокруг звезд класса «О» крайне маловероятна, поскольку они светят менее десяти миллионов лет.
  3. ^ В Развиваясь инопланетного , Джек Коэн и Ян Стюарт оценки возможных сценариевв которых жизнь могла бы сформировать в облачных вершинах планетгигантов. Точно так же Карл Саган предположил, что облака Юпитера могут содержать жизнь. [42] [43]
  4. ^ Возникает консенсус в отношении того, что одноклеточные микроорганизмы на самом деле могут быть обычным явлением во Вселенной, тем более что экстремофилы Землипроцветают в окружающей среде, которая когда-то считалась враждебной для жизни. Возможность возникновения сложной многоклеточной жизни остается гораздо более спорной. В своей работе Редкоземельные: Почему сложная жизнь необычна во Вселенной , Питер Уорд и Доналд Браунли утверждаютчто микробная жизнь, вероятношироко распространенато время как сложная жизнь очень редко ивозможнодаже уникальным для Земли. Современные знания истории Земли частично подтверждают эту теорию: считается, что многоклеточные организмы возникли во время кембрийского взрыва около 600 миллионов лет назад, но более чем через 3 миллиарда лет после появления жизни. Тот факт, что земная жизнь так долго оставалась одноклеточной, подчеркивает, что решительный шаг к созданию сложных организмов необязательно должен происходить.
  5. ^ В Солнечной системе существует «разрыв масс» между Землей и двумя самыми маленькими газовыми гигантами, Ураном и Нептуном , которые имеют массу 13 и 17 масс Земли. Вероятно, это всего лишь случайность, поскольку нет геофизического барьера для образования промежуточных тел (см., Например, OGLE-2005-BLG-390Lb и Super-Earth ), и мы должны ожидать найти планеты по всей галактике между двумя и двенадцатью массами Земли. . Если звездная система в остальном благоприятна, такие планеты были бы хорошими кандидатами для жизни, поскольку они были бы достаточно большими, чтобы сохранять внутреннюю динамику и сохранять атмосферу в течение миллиардов лет, но не настолько большими, чтобы нарастить газообразную оболочку, которая ограничивает возможность формирование жизни.
  6. ^ Согласно преобладающей теории, формирование Луны началось, когда тело размером с Марс врезалось в Землю в скользящем столкновении на поздней стадии формирования, и выброшенный материал слился и упал на орбиту (см. Гипотезу гигантского удара ). В Rare Earth Уорд и Браунли подчеркивают, что такие столкновения должны быть редкими, уменьшая вероятность других систем типа Земля-Луна и, следовательно, вероятность других обитаемых планет. Однако возможны и другие процессы формирования луны, и предположение о том, что планета может быть обитаемой в отсутствие луны, не было опровергнуто.

  1. ^ a b Дайчес, Престон; Чоу, Фелсия (7 апреля 2015 г.). «Солнечная система и за ее пределами омывается водой» . НАСА . Проверено 8 апреля 2015 года .
  2. ^ а б в г д НАСА (октябрь 2015 г.), Стратегия астробиологии НАСА (PDF)
  3. ^ а б Сигер, Сара (2013). «Обитаемость экзопланеты». Наука . 340 (577): 577–581. Bibcode : 2013Sci ... 340..577S . DOI : 10.1126 / science.1232226 . PMID  23641111 . S2CID  206546351 .
  4. ^ Костанца, Роберт; Бернар, К. Паттен (декабрь 1995 г.). «Определение и прогнозирование устойчивости». Экологическая экономика . 15 (3): 193–196. DOI : 10.1016 / 0921-8009 (95) 00048-8 .
  5. ^ «Цель 1: понять природу и распределение обитаемой среды во Вселенной» . Астробиология: дорожная карта . НАСА . Архивировано из оригинального 17 -го января 2011 года . Проверено 11 августа 2007 года .
  6. ^ Персонал (1 сентября 2018 г.). «Водные миры могут поддерживать жизнь, - говорится в исследовании. Анализ, проведенный учеными из штата Пенсильвания в Чикаго, ставит под сомнение идею о том, что для жизни нужен« земной клон » » . EurekAlert . Проверено 1 сентября 2018 года .
  7. ^ Кайт, Эдвин С .; Форд, Эрик Б. (31 августа 2018 г.). «Обитаемость водных миров экзопланеты». Астрофизический журнал . 864 (1): 75. arXiv : 1801.00748 . Bibcode : 2018ApJ ... 864 ... 75K . DOI : 10.3847 / 1538-4357 / aad6e0 . S2CID  46991835 .
  8. ^ Wolszczan, A .; Frail, DA (9 января 1992 г.). «Планетная система вокруг миллисекундного пульсара PSR1257 + 12». Природа . 355 (6356): 145–147. Bibcode : 1992Natur.355..145W . DOI : 10.1038 / 355145a0 . S2CID  4260368 .
  9. ^ Wolszczan, А (1994). "Подтверждение планет земной массы, вращающихся вокруг миллисекундного пульсара PSR: B1257 + 12". Наука . 264 (5158): 538–42. Bibcode : 1994Sci ... 264..538W . DOI : 10.1126 / science.264.5158.538 . JSTOR  2883699 . PMID  17732735 . S2CID  19621191 .
  10. ^ Лоеб, Авраам (октябрь 2014 г.). «Обитаемая эпоха ранней Вселенной». Международный журнал астробиологии . 13 (4): 337–339. arXiv : 1312.0613 . Bibcode : 2014IJAsB..13..337L . CiteSeerX  10.1.1.748.4820 . DOI : 10.1017 / S1473550414000196 . S2CID  2777386 .
  11. ^ Дрейфус, Клаудия (2 декабря 2014 г.). «Часто обсуждаемые взгляды, уходящие корнями в прошлое - Ави Лоеб размышляет о ранней Вселенной, природе и жизни» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 3 декабря 2014 .
  12. ^ Рампелотто, PH (апрель 2010 г.). «Панспермия: многообещающая область исследований» (PDF) . Научная конференция по астробиологии 2010: Эволюция и жизнь: выживание в катастрофах и экстремальных условиях на Земле и за ее пределами . 1538 : 5224. Bibcode : 2010LPICo1538.5224R . Проверено 3 декабря 2014 .
  13. ^ Грэм, Роберт В. (февраль 1990 г.). «Технический меморандум НАСА 102363 - Внеземная жизнь во Вселенной» (PDF) . НАСА . Исследовательский центр Льюиса, Огайо . Проверено 7 июля 2014 года .
  14. ^ Альтерманн, Владислав (2008). «От окаменелостей к астробиологии - дорожная карта к Фата Моргана?». В Зекбахе, Джозеф; Уолш, Мод (ред.). От окаменелостей до астробиологии: отчеты о жизни на Земле и поиск внеземных биосигнатур . 12 . п. xvii. ISBN 978-1-4020-8836-0.
  15. ^ Хорнек, Герда; Петра Реттберг (2007). Полный курс астробиологии . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40660-9.
  16. ^ Дэвис, Пол (18 ноября 2013 г.). «Одиноки ли мы во Вселенной?» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 ноября 2013 года .
  17. ^ Овербай, Деннис (6 января 2015 г.). «Поскольку ряды планет Златовласки растут, астрономы думают, что делать дальше» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 6 января 2015 года .
  18. ^ а б Овербай, Деннис (4 ноября 2013 г.). «Далекие планеты, подобные Земле, усеивают галактику» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 ноября 2013 года .
  19. ^ а б Петигура, Эрик А.; Ховард, Эндрю В .; Марси, Джеффри В. (31 октября 2013 г.). «Преобладание планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (48): 19273–19278. arXiv : 1311.6806 . Bibcode : 2013PNAS..11019273P . DOI : 10.1073 / pnas.1319909110 . PMC  3845182 . PMID  24191033 . Проверено 5 ноября 2013 года .
  20. ^ Хан, Амина (4 ноября 2013 г.). «Млечный Путь может вместить миллиарды планет размером с Землю» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 5 ноября 2013 года .
  21. ^ а б "Каталог обитаемых экзопланет - Лаборатория обитаемости планет @ UPR Arecibo" . phl.upr.edu . Проверено 31 марта 2020 года .
  22. ^ Б с д е е г Lammer, H .; Bredehöft, JH; Coustenis, A .; Ходаченко, М.Л .; и другие. (2009). "Что делает планету пригодной для жизни?" (PDF) . Обзор астрономии и астрофизики . 17 (2): 181–249. Bibcode : 2009A & ARv..17..181L . DOI : 10.1007 / s00159-009-0019-Z . S2CID  123220355 . Архивировано 2 июня 2016 года из оригинального (PDF) . Дата обращения 3 мая 2016 .
  23. ^ Тернбулл, Маргарет С .; Тартер, Джилл С. (март 2003 г.). «Выбор цели для SETI: каталог ближайших обитаемых звездных систем» (PDF) . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 145 (1): 181–198. arXiv : astro-ph / 0210675 . Bibcode : 2003ApJS..145..181T . DOI : 10.1086 / 345779 . S2CID  14734094 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2006 года. Определение критериев пригодности для жилья - основополагающий источник этой статьи.
  24. ^ Чой, Чарльз К. (21 августа 2015 г.). «Гигантские галактики могут быть лучшими колыбелями для обитаемых планет» . Space.com . Проверено 24 августа 2015 года .
  25. ^ «Звездные столы» . Калифорнийский государственный университет , Лос-Анджелес. Архивировано 14 июня 2008 года . Проверено 12 августа 2010 года .
  26. ^ Кастинг, Джеймс Ф .; Уиттет, округ Колумбия; Шелдон, WR (август 1997 г.). «Ультрафиолетовое излучение от F и K звезд и последствия для обитаемости планет». Истоки жизни и эволюция биосфер . 27 (4): 413–420. Bibcode : 1997OLEB ... 27..413K . DOI : 10,1023 / A: 1006596806012 . PMID  11536831 . S2CID  9685420 .
  27. ^ «Поглощение света для фотосинтеза» (рисунок со ссылками) . phy-astr.gus.edu . Государственный университет Джорджии . Проверено 1 мая 2018 . Из этих графиков поглощения и выхода очевидно, что только красный и синий концы видимой части электромагнитного спектра используются растениями в фотосинтезе. Отражение и пропускание середины спектра придают листьям визуальный зеленый цвет.
  28. ^ Гинан, Эдвард; Кунц, Манфред (10 августа 2009 г.). «Неистовая молодежь солнечных ставленников управляет ходом зарождения жизни» . Международный астрономический союз . Проверено 27 августа 2009 года .
  29. ^ «Gliese 581: одна планета действительно может быть обитаемой» (пресс-релиз). Астрономия и астрофизика. 13 декабря 2007 . Проверено 7 апреля 2008 года .
  30. ^ Персонал (20 сентября 2012 г.). «LHS 188 - Звезда высокого собственного движения» . Центр астрономических исследований Страсбурга (Страсбургский центр астрономических данных) . Проверено 20 сентября 2012 года .
  31. ^ а б Мендес, Абель (29 августа 2012 г.). "Горячая потенциально обитаемая экзопланета вокруг Глизе 163" . Университет Пуэрто-Рико в Аресибо (Лаборатория планетарной пригодности) . Проверено 20 сентября 2012 года .
  32. ^ а б Редд, Нола Тейлор (20 сентября 2012 г.). «Новообретенная чужая планета - главный претендент на место жительства» . Space.com . Проверено 20 сентября 2012 года .
  33. ^ «Планеты могут сохранять тепло в холодной звездной системе» . Redorbit. 19 июля 2013 г.
  34. ^ Щиты, AL; Медоуз, ВС; Bitz, CM ; Пьерумберт, RT; Джоши, ММ; Робинсон, Т. Д. (2013). «Влияние распределения спектральной энергии звезды-хозяина и обратной связи лед-альбедо на климат внесолнечных планет» . Астробиология . 13 (8): 715–39. arXiv : 1305,6926 . Bibcode : 2013AsBio..13..715S . DOI : 10.1089 / ast.2012.0961 . PMC  3746291 . PMID  23855332 .
  35. ^ В центре, Фрэнк Таварес, Исследовательский центр Эймса НАСА. «Около половины звезд, подобных Солнцу, могут находиться на каменистых, потенциально пригодных для жизни планетах» . Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы . Проверено 14 декабря 2020 года .
  36. ^ Кастинг, Джеймс Ф .; Whitmore, Daniel P .; Рейнольдс, Рэй Т. (1993). «Обитаемые зоны вокруг звезд главной последовательности» (PDF) . Икар . 101 (1): 108–128. Bibcode : 1993Icar..101..108K . DOI : 10.1006 / icar.1993.1010 . PMID  11536936 . Архивировано 18 марта 2009 года из оригинального (PDF) . Проверено 6 августа 2007 года .
  37. ^ Уильямс, Даррен М .; Кастинг, Джеймс Ф .; Уэйд, Ричард А. (январь 1997 г.). «Обитаемые луны вокруг внесолнечных планет-гигантов». Природа . 385 (6613): 234–236. Bibcode : 1996DPS .... 28.1221W . DOI : 10.1038 / 385234a0 . PMID  9000072 . S2CID  4233894 .
  38. ^ «Малый ледниковый период» . Отдел атмосферных наук . Вашингтонский университет . Архивировано из оригинального 11 -го марта 2012 года . Проверено 11 мая 2007 года .
  39. ^ «18 Скорпионов» . www.solstation.com . Компания Sol . Проверено 11 мая 2007 года .
  40. ^ Santos, Nuno C .; Исраэлян, Гарик; Мэр, Майкл (2003). «Подтверждение богатой металлами природы звезд с планетами-гигантами» (PDF) . Труды 12-го Кембриджского семинара по холодным звездам, звездным системам и Солнцу . Колорадский университет . Проверено 11 августа 2007 года .
  41. ^ а б «Интервью с доктором Дарреном Уильямсом» . Астробиология: живая вселенная . 2000. Архивировано из оригинального 28 августа 2007 года . Проверено 5 августа 2007 года .
  42. ^ а б Sagan, C .; Солпитер, EE (1976). «Частицы, окружающая среда и возможная экология в атмосфере Юпитера». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 32 : 737. Bibcode : 1976ApJS ... 32..737S . DOI : 10.1086 / 190414 . hdl : 2060/19760019038 .
  43. ^ а б Дорогой, Дэвид . «Юпитер, жизнь продолжается» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 6 августа 2007 года .
  44. ^ "Может ли быть жизнь во внешней солнечной системе?" . Математический проект тысячелетия, видеоконференции для школ . Кембриджский университет . 2002 . Проверено 5 августа 2007 года .
  45. ^ а б Боруки, Уильям Дж .; Кох, Дэвид G .; Басри, Гибор; Баталья, Натали; Браун, Тимоти М .; Брайсон, Стивен Т .; Колдуэлл, Дуглас; Кристенсен-Дальсгаард, Йорген; Кокран, Уильям Д .; Деворе, Эдна; Данэм, Эдвард У .; Готье, Томас Н .; Гири, Джон С .; Гиллиланд, Рональд; Гулд, Алан; Хауэлл, Стив Б .; Дженкинс, Джон М .; Латам, Дэвид В .; Лиссауэр, Джек Дж .; Марси, Джеффри В .; Роу, Джейсон; Сасселов, Димитар; Босс, Алан; Шарбонно, Дэвид; Чарди, Дэвид; Дойл, Лоранс; Дюпри, Андреа К .; Форд, Эрик Б.; Фортни, Джонатан; и другие. (2011). «Характеристики кандидатов в планеты, наблюдаемые Кеплером, II: анализ данных за первые четыре месяца». Астрофизический журнал . 736 (1): 19. arXiv : 1102.0541 . Bibcode : 2011ApJ ... 736 ... 19В . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 736/1/19 . S2CID  15233153 .
  46. ^ «НАСА находит кандидатов на планеты размером с Землю в пригодной для жизни зоне, системе шести планет» . НАСА . 2 февраля 2011 года Архивировано из оригинала 29 апреля 2011 года . Проверено 2 февраля 2011 года .
  47. ^ Грант, Эндрю (8 марта 2011 г.). «Эксклюзив:« Самая земная »экзопланета сильно понизилась - она ​​непригодна для жизни» . Откройте для себя журнал . Проверено 9 марта 2011 года .
  48. ^ Боренштейн, Сет (19 февраля 2011 г.). «Космическая перепись обнаружила скопление планет в нашей галактике» . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 19 февраля 2011 года .
  49. ^ Ward , стр. 191-220
  50. ^ «Тепловая история Земли» . Геолаб . Университет Джеймса Мэдисона . Проверено 11 мая 2007 года .
  51. ^ Раймонд, Шон Н .; Куинн, Томас; Лунин, Джонатан И. (январь 2007 г.). «Моделирование с высоким разрешением окончательной сборки планет земного типа 2: доставка воды и обитаемость планет» . Астробиология (Представленная рукопись). 7 (1): 66–84. arXiv : astro-ph / 0510285 . Bibcode : 2007AsBio ... 7 ... 66R . DOI : 10.1089 / ast.2006.06-0126 . PMID  17407404 . S2CID  10257401 .
  52. ^ "Земля: пограничная планета для жизни?" . Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . 2008 . Проверено 4 июня 2008 года .
  53. ^ «Самые пригодные для жизни чужие миры в рейтинге» . BBC News . BBC Science & Environment. 23 ноября 2011 . Проверено 16 августа 2017 года .
  54. ^ Неф, КР "Магнитное поле Земли" . Гиперфизика . Государственный университет Джорджии . Проверено 11 мая 2007 года .
  55. Перейти ↑ Ward , pp. 122–123.
  56. ^ Холл, Шеннон (24 марта 2020 г.). «Жизнь на планете Меркурий?« Это не совсем орехи »- новое объяснение беспорядочного ландшафта скалистого мира открывает возможность того, что в нем могли быть ингредиенты для обитания» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 марта 2020 .
  57. ^ Roddriquez, J. Alexis P .; и другие. (16 марта 2020 г.). «Хаотические территории Меркурия раскрывают историю удержания и потери планетарных летучих веществ в самой внутренней части Солнечной системы» . Научные отчеты . 10 (4737): 4737. Bibcode : 2020NatSR..10.4737R . DOI : 10.1038 / s41598-020-59885-5 . PMC  7075900 . PMID  32179758 .
  58. ^ Бортман, Генри (22 июня 2005 г.). «Неуловимые Земли» . Журнал астробиологии . Проверено 8 июня 2020 .
  59. ^ «Наклон планетарной системы - не спойлер для обитания» (пресс-релиз). Государственный университет Пенсильвании . 25 августа 2003 . Проверено 11 мая 2007 года .
  60. ^ Lasker, J .; Joutel, F .; Робутель П. (июль 1993 г.). «Стабилизация наклона Земли Луной». Природа . 361 (6413): 615–617. Bibcode : 1993Natur.361..615L . DOI : 10.1038 / 361615a0 . S2CID  4233758 .
  61. ^ Дормини, Брюс (29 апреля 2009 г.). «Была бы жизнь на Земле без Луны?» . Scientificamerican.com . Scientific American . Проверено 1 мая 2018 . На Европе должны быть большие приливы, поэтому это мое любимое место для микробной жизни, - говорит Макс Бернштейн, астрохимик и ученый-программист из штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. - Многие считают Европу лучшим местом для поиска жизни в Солнечной системе.
  62. ^ Файл: Tidalwaves1.gif
  63. ^ Ву, Маркус. «Звездные столкновения могут способствовать обитаемости планет, - предполагает исследование» . Scientific American . Проверено 9 декабря 2020 .
  64. ^ Ниммо, Фрэнсис; Примак, Джоэл; Faber, SM; Рамирес-Руис, Энрико; Сафарзаде, Мохаммадтахер (10 ноября 2020 г.). «Радиогенное нагревание и его влияние на динамо-структуру скалистых планет и пригодность для жизни» . Астрофизический журнал . 903 (2): L37. arXiv : 2011.04791 . Bibcode : 2020ApJ ... 903L..37N . DOI : 10,3847 / 2041-8213 / abc251 . ISSN  2041-8213 . S2CID  226289878 . Проверено 9 декабря 2020 .
  65. ^ «Существование магнитного поля за пределами 3,5 миллиарда лет назад все еще вызывает споры» . Phys.org . Проверено 28 декабря 2020 .
  66. ^ «Органическая молекула, похожая на аминокислоту, найдена в созвездии Стрельца» . ScienceDaily. 2008 . Проверено 20 декабря 2008 года .
  67. ^ Дорогой, Дэвид . «Стихия, биологическое изобилие» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 11 мая 2007 года .
  68. ^ "Как химия и океаны произвели это?" . Проект "Электронная вселенная" . Университет Орегона . Проверено 11 мая 2007 года .
  69. ^ "Как Земля стала такой?" . Проект "Электронная вселенная" . Университет Орегона . Проверено 11 мая 2007 года .
  70. ^ фон Хегнер, Ян (2020). «Лимбус мира, объяснение обитаемости: Край Златовласки». Международный журнал астробиологии (1–10.).
  71. ^ «Понять эволюционные механизмы и экологические пределы жизни» . Астробиология: дорожная карта . НАСА . Сентября 2003 года Архивировано из оригинала 26 января 2011 года . Проверено 6 августа 2007 года .
  72. ^ Харт, Стивен (17 июня 2003 г.). «Обитатели пещер: инопланетяне могут прятаться в темных местах» . Space.com . Архивировано из оригинала 20 июня 2003 года . Проверено 6 августа 2007 года .
  73. ^ Линдси, Дж; Brasier, M (2006). «Ударные кратеры как биосферная микросреда, структура Лоун-Хилл, Северная Австралия» . Астробиология . 6 (2): 348–363. Bibcode : 2006AsBio ... 6..348L . DOI : 10.1089 / ast.2006.6.348 . PMID  16689651 .
  74. ^ Маккей, Кристофер (июнь 2002 г.). «Слишком сухо для жизни: пустыня Атакама и Марс» (PDF) . Исследовательский центр Эймса . НАСА . Архивировано из оригинального (PDF) 26 августа 2009 года . Проверено 26 августа 2009 года .
  75. ^ Наварро-Гонсалес, Рафаэль; Маккей, Кристофер П. (7 ноября 2003 г.). «Марсоподобные почвы в пустыне Атакама, Чили и сухой предел микробной жизни». Наука . 302 (5647): 1018–1021. Bibcode : 2003Sci ... 302.1018N . DOI : 10.1126 / science.1089143 . JSTOR  3835659 . PMID  14605363 . S2CID  18220447 .
  76. ^ Schuerger, Andrew C .; Золотой, округ Колумбия; Мин, Дуг В. (ноябрь 2012 г.). «Биотоксичность марсианских почв: 1. Сухое отложение аналоговых почв на микробные колонии и выживание в марсианских условиях». Планетарная и космическая наука . 72 (1): 91–101. Bibcode : 2012P & SS ... 72 ... 91S . DOI : 10.1016 / j.pss.2012.07.026 .
  77. ^ а б Бити, Дэвид В .; и другие. (14 июля 2006 г.), Аналитическая группа программы исследования Марса (MEPAG) (ред.), «Выводы исследовательской группы по особым регионам Марса» (PDF) , Astrobiology , 6 (5): 677–732, Bibcode : 2006AsBio. ..6..677M , doi : 10.1089 / ast.2006.6.677 , PMID  17067257 , получено 6 июня 2013 г.
  78. ^ «Большинство звезд Млечного пути - одиночки» (пресс-релиз). Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . 30 января 2006 Архивировано из оригинала 13 августа 2007 года . Проверено 5 июня 2007 года .
  79. ^ «Звезды и обитаемые планеты» . www.solstation.com . Компания Sol. Архивировано из оригинального 28 июня 2011 года . Проверено 5 июня 2007 года .
  80. ^ Босс, Алан (январь 2006 г.). «Планетарные системы могут быть от двойных звезд» (пресс-релиз). Институт Карнеги . Архивировано из оригинального 15 мая 2011 года . Проверено 5 июня 2007 года .
  81. ^ Wiegert, Paul A .; Холман, Мэтт Дж. (Апрель 1997 г.). «Стабильность планет в системе Альфа Центавра». Астрономический журнал . 113 (4): 1445–1450. arXiv : astro-ph / 9609106 . Bibcode : 1997AJ .... 113.1445W . DOI : 10,1086 / 118360 . S2CID  18969130 .
  82. ^ «Обитаемые зоны звезд» . Специализированный центр исследований и подготовки специалистов по экзобиологии НАСА . Университет Южной Калифорнии , Сан-Диего. Архивировано из оригинального 21 ноября 2000 года . Проверено 11 мая 2007 года .
  83. ^ Джоши, ММ; Хаберле, РМ; Рейнольдс, RT (октябрь 1997 г.). "Моделирование атмосфер синхронно вращающихся планет земной группы, вращающихся вокруг M карликов: условия атмосферного коллапса и последствия для обитаемости" (PDF) . Икар . 129 (2): 450–465. Bibcode : 1997Icar..129..450J . DOI : 10.1006 / icar.1997.5793 . Архивировано 14 августа 2011 года из оригинального (PDF) . Проверено 4 апреля 2011 года .
  84. ^ Хит, Мартин Дж .; Doyle, Laurance R .; Джоши, Манодж М .; Хаберле, Роберт М. (1999). «Обитаемость планет вокруг красных карликовых звезд» (PDF) . Истоки жизни и эволюция биосферы . 29 (4): 405–424. Bibcode : 1999OLEB ... 29..405H . DOI : 10,1023 / A: 1006596718708 . PMID  10472629 . S2CID  12329736 . Проверено 11 августа 2007 года .
  85. ^ Кросуэлл, Кен (27 января 2001 г.). «Красный, желающий и способный» ( Полная версия ). Новый ученый . Проверено 5 августа 2007 года .
  86. ^ Каин, Фрейзер; Гей, Памела (2007). "AstronomyCast, выпуск 40: Встреча Американского астрономического общества, май 2007 г." . Вселенная сегодня . Проверено 17 июня 2007 года .
  87. ^ Кросуэлл, Кен (ноябрь 2005 г.). «Вспышка для звезды Барнарда» . Журнал "Астрономия" . Kalmbach Publishing Co . Проверено 10 августа 2006 года .
  88. ^ Хайнс, Сандра (13 января 2003 г.). « « Конец света »уже начался, говорят ученые UW» (пресс-релиз). Вашингтонский университет . Проверено 5 июня 2007 года .
  89. ^ Ли, Кинг-Фай; Пахлеван, Кавех; Киршвинк, Джозеф Л .; Юнг, Юк Л. (2009). «Атмосферное давление как естественный регулятор климата для планеты земного типа с биосферой» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 106 (24): 9576–9579. Bibcode : 2009PNAS..106.9576L . DOI : 10.1073 / pnas.0809436106 . PMC  2701016 . PMID  19487662 . Проверено 19 июля 2009 года .
  90. ^ "M Dwarfs: The Search for Life is On, Интервью с Тоддом Генри" . Журнал астробиологии. 29 августа 2005 . Проверено 5 августа 2007 года .
  91. ^ Каин, Фрейзер (4 февраля 2009 г.). "Красные карликовые звезды" . Вселенная сегодня.
  92. ^ Каши, Амит; Сокер, Ноам (2011). «Результат протопланетного диска очень массивных звезд, январь 2011 года». Новая астрономия . 16 (1): 27–32. arXiv : 1002,4693 . Bibcode : 2011NewA ... 16 ... 27K . CiteSeerX  10.1.1.770.1250 . DOI : 10.1016 / j.newast.2010.06.003 . S2CID  119255193 .
  93. ^ Звездная масса # Возраст
  94. ^ Забудьте, Франсуа (июль 2013 г.). «О вероятности обитания планет». Международный журнал астробиологии . 12 (3): 177–185. arXiv : 1212.0113 . Bibcode : 2013IJAsB..12..177F . DOI : 10.1017 / S1473550413000128 . S2CID  118534798 .
  95. ^ Маллен, Лесли (18 мая 2001 г.). «Галактические обитаемые зоны» . Журнал астробиологии . Проверено 5 августа 2007 года .
  96. Перейти ↑ Ward , pp. 26–29.
  97. ^ Дормини, Брюс (июль 2005 г.). «Темная угроза». Астрономия . 33 (7): 40–45. Bibcode : 2005Ast .... 33g..40D .
  98. ^ Алан Бойл (22 ноября 2011 г.). «Какие инопланетные миры наиболее пригодны для жизни?» . NBC News . Проверено 20 марта 2015 года .
  99. ^ Дирк Шульце-Макух; и другие. (Декабрь 2011 г.). «Двухуровневый подход к оценке пригодности экзопланет для обитания». Астробиология . 11 (10): 1041–1052. Bibcode : 2011AsBio..11.1041S . DOI : 10.1089 / ast.2010.0592 . PMID  22017274 .
  100. ^ Дрейк, Фрэнк (1973). «Жизнь на нейтронной звезде». Астрономия . 1 (5): 5.
  101. ^ Дорогой, Дэвид . «Нейтронная звезда, жизнь продолжается» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 5 сентября 2009 года .
  102. ^ Бортман, Генри (29 сентября 2004 г.). "Скоро в продаже:" Хорошие "Юпитеры" . Журнал астробиологии . Проверено 5 августа 2007 года .
  103. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Барри (декабрь 2010 г.). «Юпитер - друг или враг? Ответ» . Астрономия и геофизика . 51 (6): 16–22. Bibcode : 2010A & G .... 51f..16H . DOI : 10.1111 / j.1468-4004.2010.51616.x .
  104. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б.В. (октябрь 2008 г.). «Юпитер - друг или враг? I: Астероиды». Международный журнал астробиологии . 7 (3–4): 251–261. arXiv : 0806.2795 . Bibcode : 2008IJAsB ... 7..251H . DOI : 10.1017 / S1473550408004187 . S2CID  8870726 .
  105. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б.В. (апрель 2009 г.). «Юпитер - друг или враг? II: Кентавры». Международный журнал астробиологии . 8 (2): 75–80. arXiv : 0903.3305 . Bibcode : 2009IJAsB ... 8 ... 75H . DOI : 10.1017 / S1473550408004357 . S2CID  8032181 .
  106. ^ Хорнер, Джонатан; Джонс, Б.В.; Чемберс, Дж. (Январь 2010 г.). «Юпитер - друг или враг? III: кометы облака Оорта». Международный журнал астробиологии . 9 (1): 1–10. arXiv : 0911.4381 . Bibcode : 2010IJAsB ... 9 .... 1H . DOI : 10.1017 / S1473550409990346 . S2CID  1103987 .
  107. ^ Лунин, Джонатан И. (30 января 2001 г.). «Возникновение планет-гигантов и обитаемость планетных систем» . Труды Национальной академии наук . 98 (3): 809–814. Bibcode : 2001PNAS ... 98..809L . DOI : 10.1073 / pnas.98.3.809 . PMC  14664 . PMID  11158551 .
  108. ^ Портер, Саймон Б.; Гранди, Уильям М. (июль 2011 г.), «Эволюция потенциально обитаемых экзолуний после захвата», The Astrophysical Journal Letters , 736 (1): L14, arXiv : 1106.2800 , Bibcode : 2011ApJ ... 736L..14P , doi : 10.1088 / 2041-8205 / 736/1  / L14 , S2CID 118574839
  109. ^ «Гипотеза живых миров» . Журнал астробиологии. 22 сентября 2005 . Проверено 6 августа 2007 года .
  110. ^ а б Тиррелл, Тоби (11 декабря 2020 г.). «Случай сыграл роль в определении того, останется ли Земля пригодной для жизни» . Связь Земля и окружающая среда . 1 (1): 61. Bibcode : 2020ComEE ... 1 ... 61T . DOI : 10.1038 / s43247-020-00057-8 . ISSN  2662-4435 . S2CID  228086341 . Проверено 17 января 2021 года . CC-BY icon.svgДоступно по лицензии CC BY 4.0 .
  111. ^ «Случай сыграл важную роль в поддержании Земли пригодной для жизни» . Phys.org . Проверено 17 января 2021 года .
  112. ^ Тиррелл, Тоби. «Земля оставалась пригодной для жизни миллиарды лет - насколько нам повезло?» . Разговор . Проверено 30 января 2021 года .

  • Уорд, Питер; Браунли, Дональд (2000). Редкая земля: почему сложная жизнь необычна во Вселенной . Springer. ISBN 978-0-387-98701-9.

  • Коэн, Джек и Ян Стюарт. Эволюция пришельца: наука о внеземной жизни , Ebury Press, 2002. ISBN  0-09-187927-2
  • Доул, Стивен Х. (1965). Обитаемые планеты для человека (1-е изд.). Rand Corporation. ISBN 978-0-444-00092-7.
  • Фогг, Мартин Дж., Изд. "Терраформирование" (весь специальный выпуск) Журнал Британского межпланетного общества , апрель 1991 г.
  • Фогг, Мартин Дж. Терраформирование: разработка планетных сред , SAE International, 1995. ISBN  1-56091-609-5
  • Гонсалес, Гильермо и Ричардс, Джей В. Привилегированная планета , Регнери, 2004. ISBN  0-89526-065-4
  • Гринспун, Дэвид. Одинокие планеты: естественная философия инопланетной жизни , HarperCollins, 2004.
  • Лавлок, Джеймс. Гайя: новый взгляд на жизнь на Земле.ISBN  0-19-286218-9
  • Шмидт, Стэнли и Роберт Зубрин, ред. Острова в небе , Wiley, 1996. ISBN  0-471-13561-5
  • Уэбб, Стивен, Если Вселенная кишит инопланетянами ... Где все? Пятьдесят решений парадокса Ферми и проблемы внеземной жизни Нью-Йорк: январь 2002 г. Springer-Verlag ISBN  978-0-387-95501-8

Послушайте эту статью ( 32 минуты )
Spoken Wikipedia icon
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 22 января 2006 г.  ( 2006-01-22 ), и не отражает последующих изменений.
( Аудио справка  · Больше устных статей )
  • Группа планетарных наук и обитаемости, Испанский исследовательский совет
  • Галерея обитаемой зоны
  • Лаборатория планетарной обитаемости (PHL / UPR Arecibo )
  • Каталог обитаемых экзопланет (PHL / UPR Arecibo )
  • Энциклопедия Дэвида Дарлинга
  • Общая астробиология
  • Солнечная станция