Зона обитаемости

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Обитаемая зона»)
Перейти к: навигация, поиск
Пример системы нахождения обитаемой зоны в зависимости от типа звезд.

В астрономии, обита́емая зо́на, зо́на обита́емости, зона жизни[1] (англ. habitable zone, HZ) — это условная область в космосе, определённая из расчёта, что условия на поверхности находящихся в ней планет будут близки к условиям на Земле и обеспечивать существование воды в жидкой фазе. Соответственно, такие планеты (или их спутники) будут благоприятны для возникновения жизни, похожей на земную. Вероятность возникновения жизни наиболее велика в обитаемой зоне в окрестностях звезды (circumstellar habitable zone, CHZ), находящейся при этом в обитаемой зоне галактики (galactic habitable zone, GHZ), хотя исследования последней пока находятся в зачаточном состоянии.

Следует отметить, что нахождение планеты в обитаемой зоне и её благоприятность для жизни не обязательно связаны: первая характеристика описывает условия в планетной системе в целом, а вторая — непосредственно на поверхности небесного тела.

В англоязычной литературе обитаемую зону также называют зо́ной Златовла́ски (англ. Goldilocks Zone). Название содержит ссылку на сказку Goldilocks and the Three Bears, на русском языке известную как «Три медведя». В сказке Златовласка пытается использовать несколько наборов из трёх однородных предметов, в каждом из которых один из предметов оказывается чересчур большим (твёрдым, горячим и т. п.) другой — чересчур маленьким (мягким, холодным…), а третий, промежуточный между ними, предмет оказывается «в самый раз». Аналогично, для того, чтобы оказаться в обитаемой зоне, планета не должна находиться ни слишком далеко от звезды, ни слишком близко к ней, а на «правильном» удалении.

Обитаемая зона звезды[править | править вики-текст]

Границы обитаемой зоны установлены, исходя из требования наличия на находящихся в ней планетах воды в жидком состоянии, поскольку она является необходимым растворителем во многих биомеханических реакциях.

За внешней границей обитаемой зоны планета не получает достаточно солнечной радиации, чтобы компенсировать потери на излучение, и её температура опустится ниже точки замерзания воды. Планета, расположенная ближе к светилу, чем внутренняя граница обитаемой зоны, будет чрезмерно нагреваться его излучением, в результате чего вода испарится.

Расстояние от звезды, где это явление возможно, вычисляется по размеру и светимости звезды. Центр обитаемой зоны для конкретной звезды описывается уравнением:

d_{AU} = \sqrt {L_{star}/L_{sun}}
где
d_{AU} \, — средний радиус обитаемой зоны в астрономических единицах,
L_{star} \, — болометрический показатель (светимость) звезды,
L_{sun} \, — болометрический показатель (светимость) Солнца.

Обитаемая зона в Солнечной системе[править | править вики-текст]

Существуют различные оценки того, где простирается обитаемая зона в Солнечной системе:

Внутренняя граница, а. е. Внешняя граница, а. е. Источник Примечания
0.725 1.24 Dole 1964[2] Оценка в предположении оптически прозрачной атмосферы и фиксированного альбедо.
0.95 1.01 Hart et al. 1978, 1979[3] Звезды K0 и дальше не могут иметь обитаемой зоны
0.95 3.0 Fogg 1992[4] Оценка с использованием углеродных циклов
0.95 1.37 Kasting et al. 1993[5]
1 %—2 % дальше… Budyko 1969[6] …приводит к глобальному оледенению.
1 %—2 % дальше… Sellers 1969[7] …приводит к глобальному оледенению.
1 %—2 % дальше… North 1975[8] …приводит к глобальному оледенению.
4 %—7 % ближе… Rasool & DeBurgh 1970[9] …и океаны не сконденсируются.
Schneider and Thompson 1980[10] Критика Hart.
Kasting 1991[11]
Kasting 1988[12] Водяные облака могут сузить обитаемую зону, поскольку они повышают альбедо, и тем самым противодействуют парниковому эффекту.
Ramanathan and Collins 1991[13] Парниковый эффект для инфракрасного излучения имеет более сильное влияние, чем повышенное из-за облаков альбедо, и Венера должна была быть сухой.
Lovelock 1991[14]
Whitemire et al. 1991[15]

Галактическая обитаемая зона[править | править вики-текст]

Соображения насчёт того что местоположение планетной системы находящейся в пределах галактики должно оказывать влияние на возможность развития жизни, привело к концепции т. н. «галактической обитаемой зоны» (англ. GHZ, galactic habitable zone). Концепцию развил в 1995 году Гиллермо Гонсалес[en][16], несмотря на её оспаривание[17].

Галактическая обитаемая зона представляет собой, по имеющимся на данный момент представлениям, кольцеобразный регион расположенный в плоскости галактического диска. По оценкам, в Млечном Пути обитаемая зона расположена в регионе от 7 до 9 кпс от центра галактики, расширяющемся со временем и содержащем звёзды возрастом от 4 до 8 миллиардов лет. Из этих звёзд 75 % старше Солнца[18].

В 2008 группа ученых опубликовала проведённое обширное компьютерное моделирование[19], в соответствии с которым, по крайней мере, в галактиках, подобных Млечному Пути, звёзды, подобные Солнцу, могут мигрировать на большие расстояния. Это противоречит концепции, что некоторые зоны галактики более пригодны для образования жизни, чем другие[20][21].

Поиск планет в обитаемой зоне[править | править вики-текст]

Планеты в обитаемых зонах крайне интересны для учёных, которые ищут и внеземную жизнь и будущие дома для человечества[22].

Уравнение Дрейка, которое пытается определить вероятность внеземной разумной жизни, включает переменную (ne) в качестве числа жизнепригодных планет в звёздных системах с планетами. Нахождение экзопланет Златовласки помогает уточнить значения для этой переменной. Крайне низкие значения могут подтвердить гипотезу уникальной Земли, которая утверждает, что серия крайне маловероятных случаев и событий привела к зарождению жизни на Земле. Высокие значения могут усилить принцип заурядности Коперника в положении: большое количество планет Златовласки означает, что Земля не уникальна.

Поиск одинаковых по размеру с Землёй планет в обитаемых зонах звезд — ключевая часть миссии Кеплер, которая использует космический телескоп (запущен 7 марта 2009 года, UTC) для обследования и сбора характеристик планет в обитаемых зонах[23]. На апрель 2011 года было обнаружено 1235 возможных планет, из которых 54 расположены в обитаемых зонах[24].

Первая подтверждённая экзопланета в обитаемой зоне — Kepler-22 b — была обнаружена в 2011 году[25]. На 3 февраля 2012 года известно четыре достоверно подтверждённых планеты, находящихся в обитаемых зонах своих звёзд[26].

Критика[править | править вики-текст]

  • Концепция обитаемой зоны критикуется Яном Стюартом и Джеком Коэном в книге «Evolving the Alien». Два основных возражения заключаются в том, что, с одной стороны, предполагается что внеземная жизнь имеет те же требования к условиям окружающей среды, что и земная (т. н. «углеродный шовинизм»), а с другой — упускается из виду то обстоятельство, что близость к светилу — не единственный возможный способ создания достаточной температуры на планете[27]. В частности, спутник Юпитера Европа, как полагают, имеет мощный водный достаточно разогретый подземный океан, глубины которого весьма напоминают глубины земных океанов. Существование на Земле экстремофилов, таких как тихоходки, делает существование жизни на Европе вполне возможным, несмотря на то, что Европа находится вне расчётной обитаемой зоны. На спутнике Сатурна Титане жизнь может иметь не кислородно-углеродную (водную), а скорее метановую основу. По мнению астронома Карла Сагана, неводная жизнь также возможна и на газовых гигантах наподобие Юпитера.
  • Различные величины вулканической активности, приливных эффектов, массы планеты и даже радиоактивного распада могут повлиять на уровни тепла и излучения на планете и снижать предпосылки жизни на планетах обитаемой зоны. Так, хотя вполне вероятно, что земная жизнь могла адаптироваться к окружающей среде, соответствующей таковой на Европе, зарождение жизни на последней гораздо менее вероятно ввиду жесточайшей радиации, которой подвергается Европа от мощного магнитного поля Юпитера. И возможно, что на планете, которая со временем вышла за пределы обитаемой зоны (например, на тех же на газовых гигантах и Титане или другом спутнике Сатурна Энцеладе), жизнь более вероятна, чем на той, которая по общим расчётам входит в неё.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Владимир Сурдин Зона жизни // Троицкий вариант. — 2014. — В. №2(146).
  2. Planets for Man, Dole & Asimov 1964
  3. Hart et al 1978, 1979 Icarus vol.37, 351—35
  4. Fogg 1992
  5. Kasting et al 1993, Icarus 101, 108—128
  6. Budyko 1969
  7. Sellers 1969
  8. North 1975
  9. Rasool & DeBurgh 1970
  10. Schneider and Thompson 1980
  11. Kasting 1991
  12. Kasting 1988
  13. Ramanathan and Collins 1991
  14. Lovelock 1991
  15. Whitemire et al 1991
  16. Guillermo Gonzalez[en], Donald Brownlee, Peter Ward. The Galactic Habitable Zone: Galactic Chemical Evolution (англ.) // Icarus : рец. науч. журнал. — 2001. — Т. 152. — № 1. — С. 185—200. — ISSN 0019-1035. — DOI:10.1006/icar.2001.6617 — Bibcode:2004Sci...303...59L — arΧiv:astro-ph/0103165 — PMID 14704421.
  17. Nikos Prantzos. On the “Galactic Habitable Zone” (англ.) // Space Science Reviews : рец. науч. журнал. — 2008. — Т. 135. — № 1—4. — С. 313—332. — ISSN 1572-9672. — DOI:10.1007/s11214-007-9236-9 — arΧiv:astro-ph/0612316.
  18. Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner, Brad K. Gibson. The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way (англ.) // Science : рец. науч. журнал. — 2004. — Т. 303. — № 5654. — С. 59—62. — ISSN 0036-8075. — DOI:10.1126/science.1092322 — arΧiv:astro-ph/0401024
  19. Rok Roškar, Victor P. Debattista, Thomas R. Quinn, Gregory S. Stinson, and James Wadsley. Riding the Spiral Waves: Implications of Stellar Migration for the Properties of Galactic Disks (англ.) // The Astrophysical Journal : рец. науч. журнал. — 2008. — Т. 684. — № 2. — С. L79—L82. — ISSN 0004-637X. — DOI:10.1086/527546 — arΧiv:0808.0206.
  20. Immigrant Sun: Our Star Could be Far from Where It Started in Milky Way (англ.). Newswise.com (15 September 2008). Проверено 24 января 2013. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2013.
  21. Stephen Battersby. Earth's wild ride: Our voyage through the Milky Way (англ.). New Scientist (5 December 2011). Проверено 24 января 2013. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2013.
  22. Joe Palca. 'Goldilocks' Planet's Temperature Just Right For Life. Проверено 5 апреля 2011. Архивировано из первоисточника 27 февраля 2012.
  23. David Koch; Alan Gould. Overview of the Kepler Mission (англ.)(недоступная ссылка — история). NASA (March 2009). Проверено 2 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 11 октября 2007.
  24. Mike Wall. Image Shows 1,235 Potential Alien Homeworlds (англ.). FOX News (April 2011). Проверено 3 апреля 2011. Архивировано из первоисточника 27 февраля 2012.
  25. Иван Терехов. Kepler-22b — первая в истории подтвержденная экзопланета в обитаемой зоне. 3dnews.ru (12 июля 2011). Проверено 5 января 2012.
  26. Data of Potential Habitable Exoplanets and Exomoons (англ.). Planetary Habitability Laboratory (2 February 2012). Проверено 3 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 5 июня 2012.
  27. Jack Cohen, Ian Stewart Evolving the Alien: The Science of Extraterrestrial Life. — 1st edition. — Ebury & Vermilion. — 388 p. — ISBN 978-0091879273.

Ссылки[править | править вики-текст]