У планет-океанов может быть не меньше континентов, чем у Земли

Считается, что планеты крупнее нашей целиком покрыты океанами, что не очень хорошо для тамошней гипотетической жизни, если она максимально совпадает с земной. Но так ли это? Да и существуют ли эти самые планеты-океаны?

Николас Коэн (Nicolas B. Cowan) и Дориан Эббот (Dorian Abbot) из Северо-Западного университета (США) выступили против едва ли не общепринятой точки зрения о том, что «суперземли» в действительности не имеют ничего общего с нашей планетой. Это касается и условий для поддержания жизни на их поверхности.


Краткое содержание предыдущих серий: по расчётам, даже если планета всего на 30–40% больше Земли, она настолько массивна, что должна располагать колоссальной гидросферой (больше гравитация — выше доля лёгких веществ, удерживаемых телом) с непременным всепланетным океаном с глубинами не менее 100 км. В этом случае на дне таких левиафанских солярисов будет давление, при котором даже горячая вода застынет многокилометровым слоем так называемого экзотического льда, а значит, подпитка океана веществами коры и мантии за счёт растворения водой донных пород будет близка к нулю. А без такой подпитки, то есть, скорее всего, без фосфора в воде, заключают многие исследователи, жизнь в том виде, в котором мы её знаем (можно подумать, что мы знаем о ней что-то, кроме единственного примера), нереальна. Вывод: для её поиска стоит обратиться к планетам поменьше, коих открыто пока всего ничего.

Но вернёмся к нашим героям. Они констатируют очевидное: все прежние расчёты велись без учёта тектонической активности. Упрёк не очень серьёзный, благо мы знаем об экзопланетной тектонической активности примерно столько же, сколько об экзопланетной жизни, то есть лишь подозреваем о её существовании. Проведя собственное моделирование, учёные решили, что землеподобные планеты с приличной тектоникой при любой массе (до, конечно, газово-льдистых гигантов) будут совсем не такими, как мы только что описали.

Пострадала сама идея всепланетных океанид. Да, соглашаются Коэн и Эббот, воды на массивных экзопланетах будет много. Но то самое огромное давление на дне морском, что будто бы угрожает образованием экзольдистой оболочки, повсеместно изолирующей литосферу от гидросферы, приведёт к интенсивному закачиванию воды в мантию через кору. Такие же процессы идут и на Земле, но как много воды «закачивается» внутрь планеты, честно говоря, не очень ясно.

Зато ясно другое: по мере роста давления на дне мирового океана вода будет уходить в мантию интенсивнее, а поскольку объём последней несопоставимо больше гидросферы, океан в принципе не может покрыть всю планету, если доля воды не достигнет некоей огромной величины. Что значит «огромной»? Расчёты авторов показывают, что даже на «суперземле», имеющей долю воды в своей массе, в 80 раз превышающую земной показатель, глубокий водный цикл всё равно не даст образоваться всепланетному океану. И, да, континенты останутся.

И это значит не только то, что геосфера сможет подпитывать поверхность нужными для жизни веществами через тектонику плит, и не только то, что сплошного экзольдистого покрова явно не будет. Многие полагают, что для долговременного существования жизни планете нужен углеродный цикл; благодаря ему даже после катастрофической разбалансировки климата теми же, к примеру, парниковыми газами лишний углекислый газ будет связан в карбонатных породах, как это случилось около 50 млн лет назад на Земле. При нехватке этого газа в атмосфере его поглощение, напротив, резко снизится, и со временем концентрация восстановится, что не даст планете навеки замёрзнуть. Однако без континентов, играющих важную роль в связывании углекислого газа, такой углеродный цикл не будет эффективным и планета-океан в ряде случаев может необратимо разбалансироваться, вплоть до выкипания или же полного замерзания.

«Такая обратная связь (углеродный цикл. — Прим. ред.), вероятно, не может работать на планетах-океанидах, а это значит, что у них гораздо более узкая обитаемая зона, — поясняет Дориан Эббот. — Показав, что "суперземли" будут иметь континенты с вероятностью, которая в 80 раз выше прежних воззрений, мы резко "улучшили" их шансы на обладание землеподобным климатом».

Но вполне ли безупречны эти расчёты? Существует множество неизвестных, которые пока нельзя корректно внести в уравнения. Есть ли на «суперземлях» тектоника плит? Каково содержание воды в той же земной мантии и, следовательно, каковы реалистичные значения для «суперземель»?.. Пока всё это требует прояснения, да и другие исследования указывают, что стабильность климата для планет с более плотной атмосферой может обеспечиваться вне всякой связи с углеродным циклом.

Наконец, мы по-прежнему остаёмся террашовинистами в том, что касается определения орбит, пригодных для «размещения» обитаемых планет. Как показали специалисты Абердинского университета (Шотландия), нынешняя зона обитаемости — это, по сути, зона обитаемости поверхности. Вместе с тем известно, что сложная многоклеточная жизнь на Земле «заглубляется» в планету на два с лишним километра, а достоверно обнаруженная одноклеточная жизнь — на 5,3 км. Не кажется ли вам, что если бы мы почаще бурили, то нашли бы её как минимум на глубине до 10 км, то есть там, где температура в значительной степени не зависит от излучения Солнца, но определятся лишь нагревом от недр?


Ну а в случае Солнечной системы, полагают шотландцы, внешнюю границу зоны обитаемости надо отодвинуть от орбиты Марса (где её располагают сегодня) по меньшей мере втрое — до 5, а то и 10 астрономических единиц, к Юпитеру и Сатурну с их спутниками. Очевидно, что для «суперземель», где фактор внутреннего тепла существенно важнее, такая корректировка может быть ещё более значимой. Напомним: речь идёт не столько о вопросах сугубо теоретических, сколько об обитаемости ближайших из известных землеподобных планет — Глизе 581 g и d, двух предполагаемых «суперземель»-океанид, отстоящих от нас на какие-то 20 световых лет.

Отчёт об исследовании опубликован в издании Astrophysical Journal, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам Северо-Западного университета.