Земля «висит на волоске» на краю обитаемой зоны

Наша планета – настоящий оазис жизни, на 70% покрытый водой. Однако, именно обилие воды ставит Землю на грань между цветущим миром и выжженной пустыней, такой как Венера.

Моделирование земного климата, проведенное группой ученых во главе с Жереми Леконтом из Института Пьера-Симона Лапласа в Париже, показало, что Земля находится на самой границе обитаемой зоны – еще чуть-чуть, и наша планете могла бы превратиться в безжизненный мир.

Если бы наша планета была немного ближе к Солнцу, парниковый эффект сделал бы земной климат совершенно непригодным для поддержания жизни. Моделирование, проведенное учеными, помогло более точно определить внутреннюю границу обитаемой зоны (зоны, где на поверхности планет может существовать вода в жидком виде). Данное исследование резко снижает количество звезд, вокруг которых могут вращаться двойники Земли, правда это касается только планет, на которых очень много воды, как на Земле.

Несмотря на небольшую разницу в размерах, Венера и Земля имеют очень разный климат, а все из-за того, что Венера находится немного ближе к Солнцу

Как известно, жизнь зависит от жидкой воды. На Земле воды очень много, что является положительным фактором для развития и поддержания жизни. Однако, у водного изобилия есть и обратная сторона: если бы наша планета получала всего на одну десятую больше солнечного тепла, то она была бы необитаема. Все дело в том, что водяной пар в атмосфере может создавать такой же парниковый эффект, как и углекислый газ. В жарком водном мире вода испарялась бы, количество пара в атмосфере росло, и вслед за ним росла бы и температура. Таким образом, испарение воды и парниковый эффект, вызывающий еще большее испарение, привели бы к тому, что планета окончательно утратила бы свои океаны и разогрелась до высоких температур.

Предыдущие модели, используемые для оценки уровня изучения Солнца, вызывающего парниковый эффект, были не очень точны. Они были одномерными и не учитывали воздействие пара в зависимости от высоты над уровнем поверхности. Новая трехмерная модель учитывает многочисленные климатические факторы, возникающие в атмосферах влажных планет.

Новая модель позволила обнаружить нюансы, которые ранее не учитывались. В частности, предыдущие модели демонстрировали преобладание низковысотных облаков, которые обычно охлаждают поверхность планеты, отражая солнечные лучи. Однако, в новой модели видно, что по мере нагрева образование облаков смещается в сторону больших высот. Высотные перистые облака, как правило, задерживают тепло, что приводит к еще более быстрому испарению океанов и увеличению парникового эффекта.

Этот порочный круг испарения немного ослабляется крупномасштабной циркуляцией атмосферы, которая создает в средних широтах зоны, свободные от облаков, что позволяет поверхности отражать часть солнечного тепла обратно в космос.

Принимая во внимание все эти факторы, новая модель показывает, что внутренний край обитаемой зоны в Солнечной системе находится на расстоянии около 142 млн. км от Солнца, или около 95% (0,95 а.е.) от текущего среднего орбитального расстояния Земли. Для сравнения: Венера находится на расстоянии 0,75 а.е. от Солнца, то есть совсем немного ближе, чем Земля. Некоторые ученые уверены, что когда-то Венера тоже имела океаны, но они испарились, и мощный парниковый эффект превратил планету в выжженный, сухой и бесплодный мир, окутанный густыми облаками из углекислого газа.

К сожалению, через миллиард лет тоже самое случится и с Землей – для этого будет достаточно медленного роста солнечного излучения, которое запустит механизм парникового эффекта.

На рисунке изображено будущее Земли: спустя миллиард с лишним лет, наша планета потеряет океан и превратится в выжженную пустыню

С другой стороны, в результатах нового моделирования есть и хорошая новость: до сих пор обитаемую зону рассчитывали для двойников Земли, то есть планет богатых водой. В то же время, более сухие планеты могут обеспечить вполне комфортные условия и будучи немного ближе к Солнцу, чем Земля.