Непрерывно обитаемая зона

Вывод, что планета, на которую падает поток солнечной энергии, в 1,1 раз больший, чем на Землю, должна потерять содержащуюся на ней воду в результате фотодиссоциации молекул водяного пара, согласуется с расчетами Харта, дающими для внутренней границы непрерывно обитаемой зоны значение около 0,95 а. е. Это совпадение, однако, в какой-то степени случайно, поскольку мы получили свою оценку, основываясь на скорости улетучивания водорода, а Харт пришел к своей оценке иным путем. Конечно, планета на внутренней границе НОЗ не может быть обитаемой долго. Светимость Солнца постоянно возрастает (на 1 % каждые 100 млн лет). Следовательно, примерно через миллиард лет на Земле могут возникнуть условия, угрожающие сохранению воды на планете. Эта опасность может быть отсрочена на некоторое время благодаря уменьшению количества атмосферного углекислого газа, обусловленному карбонатно-силикатным циклом. Однако такое уменьшение может стать губительным для биоты, поскольку многие растения не в состоянии осуществлять фотосинтез, если получают значительно меньше углекислого газа, чем сейчас. (Осведомленные читатели заметят, что содержание СО₂ в атмосфере постоянно растет в результате сжигания ископаемого топлива. Однако эта ситуация может сохраняться не более нескольких столетий, пока не будут исчерпаны запасы угля и нефти. После короткого периода потепления содержание углекислого газа вновь начнет падать.)

Внешняя граница НОЗ должна располагаться значительно дальше, чем считал Харт,— возможно, на расстоянии 1,5 а. е. от Солнца, т. е. где-то в районе орбиты Марса. Мы ставим предел в этом месте, так как планеты земного типа вряд ли могли сформироваться дальше.

Многие из тех механизмов отрицательной обратной связи, которые способствовали стабилизации земного климата на протяжении 4,5 млрд лет, возможно, действовали бы и на другой планете такого же размера, расположенной дальше от Солнца. Единственная причина, почему замерз Марс, состоит в том, что он слишком мал для существования на нем круговорота углекислого газа. Планета размером с Землю на орбите Марса должна, по нашей теории, иметь атмосферу с давлением СО₂ в несколько бар и средней температурой у поверхности выше точки замерзания воды. Такая атмосфера была бы непригодной для человеческого существования, но вполне приемлемой для некоторых иных форм жизни.

Когда Харт впервые выдвинул утверждение, что НОЗ заключена в чрезвычайной узкой полосе, возникло предположение, что, даже если вокруг других звезд и существуют планетные системы, шансы обнаружить похожие на Землю планеты очень малы. Наши расчеты приводят к противоположному выводу. Если другие планетные системы существуют, а по всей видимости это так, имеется большая вероятность найти в них планеты, пригодные для жизни. Являются ли какие-нибудь из них обитаемыми в действительности — этот вопрос остается открытым, но он не может больше отвергаться на основании предположения о климатической уникальности Земли.

 

Рис. 3.7. НЕПРЕРЫВНО ОБИТАЕМАЯ ЗОНА (голубая) — область в космосе, где теоретически на планетах может поддерживаться климат земного типа, причем достаточно долго для процветания жизни. Ранние оценки показывали, что эта зона очень узка и располагается в пределах расстояний от 0,95 до 1,01 а. е. от Солнца, едва покрывая земную орбиту. Согласно новейшим расчетам, ее внешняя граница может лежать за орбитой Марса на расстояниях свыше 1,5 а. е. от Солнца.