Жизнь на коричневых карликах — возможно ли такое?
Коричневые карлики занимают промежуточное положение между самыми небольшими звездами и самыми крупными планетами. Ученые допускают, что в их холодных атмосферах может существовать жизнь, и у нас даже есть шансы ее найти – где-то на границе между строгой наукой и полной фантастикой.
Наша голубая, зеленая планета подходит для нас замечательно, но жизнь может не нуждаться ни в лесах и океанах, ни в кислороде, ни даже в твердой поверхности. В кубометре воздуха на высоте 10 км содержатся тысячи бактериальных клеток, и многие из них не просто выживают, но и метаболизируют. Еще в конце 1960-х астрофизик и популяризатор астрономии Карл Саган описал воздушных существ, которые теоретически могли бы обитать в сравнительно спокойных верхних слоях плотной и горячей атмосферы Венеры, а позднее — и возможную жизнь на газовом гиганте вроде Юпитера. Ученый обозначил главные контуры юпитерианских экосистем, начиная с фотосинтезирующих организмов и заканчивая хищниками и даже «экстремофилами», населяющими самые неблагоприятные ниши.
Астроном Джек Йейтс и его коллеги из Эдинбургского университета пошли гораздо дальше, опираясь на знания, которые во времена Сагана были недоступны. Коричневые карлики – субзвездные тела, не набравшие нужную массу и состав, подходящий для поддержания стабильной термоядерной реакции, – тогда были известны лишь в теории. Первый такой объект открыли только в 1995 году, а сегодня их известны сотни, распадающиеся на несколько спектральных классов. Класс Y — ультрахолодные коричневые карлики с температурой даже более низкой, чем на Венере и Юпитере, — научились наблюдать только с 2011 года. А в 2013-м в семи световых годах от Земли был обнаружен один из самых холодных представителей этой группы, WISE 0855−0714. По оценке астрономов, он всего в 3−10 раз тяжелее Юпитера, а температура в его атмосфере колеблется около -23 °C.
Атмосферы коричневых карликов состоят в основном из водорода и гелия, однако в них регистрируют и немало других веществ, содержащих кислород, азот, углерод и, возможно, фосфор — все, что нужно для синтеза воды, аммиака, углекислого газа и других веществ, способных служить основой для более сложных органических соединений. Толщину подходящей «зоны обитаемости» в атмосфере WISE 0855−0714 Йейтс и его соавторы оценили примерно в 100 км, где температура сохраняется в пределах от -73 до -23 °C, а плотность — между 0,4 и 1,2 мг/см3.
Ключевым фактором, который определяет облик этой жизни, оказались восходящие конвективные потоки. От скорости, с которой они поднимаются, поддерживая положение медленно оседающих вниз организмов, от того, как они доставляют вещества и энергию, зависели и размеры, и масса, и численность сферических «организмов» в компьютерной модели Йейтса. Пока что движение атмосфер коричневых карликов изучено недостаточно хорошо, но предполагается, что конвекция проходит у них весьма интенсивно, а значит, способна обеспечить существование довольно крупных существ.
По современным подсчетам, только в Млечном Пути может насчитываться порядка миллиарда коричневых карликов, и если не на WISE 0855−0714, то в атмосфере какого-нибудь другого из них вполне могут парить многочисленные, но мелкие «карликовиане». Как минимум несколько десятков таких объектов должны находиться не слишком далеко от Земли. Они будут доступны для детальных наблюдений с помощью телескопа James Webb, который готовится к запуску на орбиту в 2021 году и сможет рассмотреть их в подходящем инфракрасном диапазоне. Возможно, ученым удастся понять, какие именно вещества в спектре могут указать на подходящую форму биологической активности, — а еще через несколько лет James Webb найдет первого «живого» карлика, изящно завершив историю, начатую еще Саганом.
По общепринятым критериям WISE J0855−0714 относится к планетам-гигантам, а не к коричневым карликам. Авторы статьи повторяют старую идею Карла Сагана о том, что на планетах, у которых нет твердой поверхности (Юпитер) или на поверхности царят невыносимые для жизни условия (Венера), жизнь может развиваться в верхних слоях атмосферы. Сделанный ими аккуратный расчет поддерживает идею Сагана, но не добавляет к ней ничего нового и не решает ее главной проблемы. Дело в том, что одиночная планета-гигант (впрочем, как и одиночный коричневый карлик) быстро эволюционирует. Условия в атмосфере меняются, что плохо скажется на развитии жизни. Лишь планета в зоне возможной жизни рядом со звездой главной последовательности, как Солнце, может рассчитывать на длительный период стабильной эволюции».
Наша голубая, зеленая планета подходит для нас замечательно, но жизнь может не нуждаться ни в лесах и океанах, ни в кислороде, ни даже в твердой поверхности. В кубометре воздуха на высоте 10 км содержатся тысячи бактериальных клеток, и многие из них не просто выживают, но и метаболизируют. Еще в конце 1960-х астрофизик и популяризатор астрономии Карл Саган описал воздушных существ, которые теоретически могли бы обитать в сравнительно спокойных верхних слоях плотной и горячей атмосферы Венеры, а позднее — и возможную жизнь на газовом гиганте вроде Юпитера. Ученый обозначил главные контуры юпитерианских экосистем, начиная с фотосинтезирующих организмов и заканчивая хищниками и даже «экстремофилами», населяющими самые неблагоприятные ниши.
Астроном Джек Йейтс и его коллеги из Эдинбургского университета пошли гораздо дальше, опираясь на знания, которые во времена Сагана были недоступны. Коричневые карлики – субзвездные тела, не набравшие нужную массу и состав, подходящий для поддержания стабильной термоядерной реакции, – тогда были известны лишь в теории. Первый такой объект открыли только в 1995 году, а сегодня их известны сотни, распадающиеся на несколько спектральных классов. Класс Y — ультрахолодные коричневые карлики с температурой даже более низкой, чем на Венере и Юпитере, — научились наблюдать только с 2011 года. А в 2013-м в семи световых годах от Земли был обнаружен один из самых холодных представителей этой группы, WISE 0855−0714. По оценке астрономов, он всего в 3−10 раз тяжелее Юпитера, а температура в его атмосфере колеблется около -23 °C.
Атмосферы коричневых карликов состоят в основном из водорода и гелия, однако в них регистрируют и немало других веществ, содержащих кислород, азот, углерод и, возможно, фосфор — все, что нужно для синтеза воды, аммиака, углекислого газа и других веществ, способных служить основой для более сложных органических соединений. Толщину подходящей «зоны обитаемости» в атмосфере WISE 0855−0714 Йейтс и его соавторы оценили примерно в 100 км, где температура сохраняется в пределах от -73 до -23 °C, а плотность — между 0,4 и 1,2 мг/см3.
Ключевым фактором, который определяет облик этой жизни, оказались восходящие конвективные потоки. От скорости, с которой они поднимаются, поддерживая положение медленно оседающих вниз организмов, от того, как они доставляют вещества и энергию, зависели и размеры, и масса, и численность сферических «организмов» в компьютерной модели Йейтса. Пока что движение атмосфер коричневых карликов изучено недостаточно хорошо, но предполагается, что конвекция проходит у них весьма интенсивно, а значит, способна обеспечить существование довольно крупных существ.
По современным подсчетам, только в Млечном Пути может насчитываться порядка миллиарда коричневых карликов, и если не на WISE 0855−0714, то в атмосфере какого-нибудь другого из них вполне могут парить многочисленные, но мелкие «карликовиане». Как минимум несколько десятков таких объектов должны находиться не слишком далеко от Земли. Они будут доступны для детальных наблюдений с помощью телескопа James Webb, который готовится к запуску на орбиту в 2021 году и сможет рассмотреть их в подходящем инфракрасном диапазоне. Возможно, ученым удастся понять, какие именно вещества в спектре могут указать на подходящую форму биологической активности, — а еще через несколько лет James Webb найдет первого «живого» карлика, изящно завершив историю, начатую еще Саганом.
Владимир Сурдин, старший научный сотрудник ГАИШ МГУ:
По общепринятым критериям WISE J0855−0714 относится к планетам-гигантам, а не к коричневым карликам. Авторы статьи повторяют старую идею Карла Сагана о том, что на планетах, у которых нет твердой поверхности (Юпитер) или на поверхности царят невыносимые для жизни условия (Венера), жизнь может развиваться в верхних слоях атмосферы. Сделанный ими аккуратный расчет поддерживает идею Сагана, но не добавляет к ней ничего нового и не решает ее главной проблемы. Дело в том, что одиночная планета-гигант (впрочем, как и одиночный коричневый карлик) быстро эволюционирует. Условия в атмосфере меняются, что плохо скажется на развитии жизни. Лишь планета в зоне возможной жизни рядом со звездой главной последовательности, как Солнце, может рассчитывать на длительный период стабильной эволюции».
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.
