Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Весьма подробный анализ в этом направлении был проделан в 1970 году сотрудником исследовательской фирмы Рэнд Корпорэйшн Стефеном Доулом, и, насколько мне известно, его оценки пока принципиально не улучшались. По сути метод Доула приводит к отбору планет, которые по ряду основных параметров подошли бы для жизни человека, если бы последнему вздумалось заняться космической колонизацией в межзвездных масштабах. Оценку предприятия такого масштаба придется отложить до конца следующей главы — к сожалению, ее решение вовсе не сводится к наличию или отсутствию подходящих планет. Здесь же мы будем во многих отношениях следовать методу Доула.

Формулу для среднего числа подходящих планет[152] можно представить в простом виде:

N_HP = N_SP_HP,

где N_S — общее число звезд, несущих планетные системы, Р_HP вероятность того, что хотя бы одна из планет такой звезды имеет условия, близкие к земным.

Первый множитель можно оценить, определяя количество звезд в спектральном интервале от F5 до К5. Основой этого выбора служит тот факт, что у звезд, начиная с F5, резко меняется темп вращения по сравнению с более горячими классами. Это обычно трактуется как передача основной доли момента количества движения планетам, то есть косвенное свидетельство наличия последних. Далее, только у звезд класса F4 и более поздних время пребывания на главной последовательности превышает 4 млрд. лет, то есть минимальный срок для эволюционной цепочки прокариоты — человек по земным масштабам. Для более поздних классов М и К, то есть звезд, обладающих малыми массами (М меньше 0,63М€) и светимостями (L меньше 0,145L€), проблема заключена в малости радиуса экозоны, то есть области, где освещенности хватает для поддержания нормального температурного режима. В такой малой зоне даже химически богатая планета быстро потеряет собственное вращение из-за приливного трения, что поведет к крайне жестким температурным условиям на ее поверхности. Видимо, этот фактор ограничивает реальную ситуацию даже звездами класса KI (М ~ 0,73М€и L~ 0,252L.

Процент подходящих звезд, таким образом, заключен в интервале 1–1,5, то есть 10–15 звезд из каждой тысячи могут служить кандидатами для центрального светила над чьими-то разумными головами.

Доул включил в начальный состав все звезды в интервале масс 0,35-1,43 М€(то есть от F2 до M1) и получил гораздо более оптимистический результат — 10–12 %, хотя расхождение на порядок, как мы убедимся позднее, не играет решающей роли. Звезды с «плохими жилищными условиями» все равно вылетают из расчетов.

Второй множитель в формуле отражает принципиальную близость параметров планеты к земным. Во-первых, планета должна принадлежать экосфере своего солнца. Освещенность, создаваемая светилом, должна быть не слишком велика и не слишком мала для поддержания, скажем, годовых колебаний температуры от 0° до 30 °C. Это ведет к ограничениям на расстояние от планеты до звезды и на величину наклона оси вращения. Расчеты Доула дают средний размер экозоны для Солнечной системы от 0,725 до 1,24 астрономических единицы, что неплохо объясняет отсутствие жизни земного типа на Венере (0,723 а.е.) и Марсе (1,524 а.е.), пребывающих в среднем вне экозоны. Наклон оси, по-видимому, не должен превышать 80°, а эксцентриситет орбиты — 0,2, что связано с предельными температурными границами.

Во-вторых, сама планета должна иметь умеренную массу и скорость вращения.

При очень большой массе планеты трудности в развитии жизни проявляются как на микро-, так и на макроуровне. Например, может удержаться первичная атмосфера, что приведет к избытку водорода и его соединений в виде метана и аммиака. Консервация такой атмосферы вряд ли позволит развиться земным формам жизни. Кроме того, большая сила тяжести оказала бы отрицательное влияние на многоклеточные организмы (попади они туда хотя бы просто на туристскую прогулку), ограничивая их размеры и подвижность. Слишком малая масса способствовала бы быстрому испарению любой атмосферы, подавлению внутреннего энерговыделения планеты и значительному радиационному фону на поверхности из-за отсутствия атмосферной защиты.

Слишком быстрое вращение привело бы и к большому колебанию веса между экватором и полюсами — вплоть до отрыва вещества из экваториальной зоны. Поверхность могла бы резко отличаться по форме от земного сфероида. Напротив, очень медленное вращение приводит к огромному суточному перепаду температур за счет дневного перегрева и ночного переохлаждения.

В-третьих, планета должна иметь возраст хотя бы не менее 3 млрд. лет.