Життя біля яскравих зірок: можливо чи ні?

Ще недавно вважалося, що якщо зірка яскрава, то її випромінювання просто «винесе» газ і пил протопланетної хмари далеко в космос, і планетні системи не сформуються. Але потім виявилося, що планети можуть бути навіть у зірок класу В, тобто, по суті, блакитних гігантів, їх час життя вимірюється мільйонами років, а не мільярдами, що занадто мало, щоб серйозно розглядати перспективи тамтешнього життя.

Планета біля білої зірки

А от зірки спектрального класу F з масою в 1,2-1,5 сонячної і делікатною температурою поверхні – інша річ. Вони можуть існувати від двох до чотирьох мільярдів років – тобто приблизно стільки, скільки відділяє нас від нашого першого прародича – мікроорганізму. По ідеї, цього цілком достатньо для виникнення розумного життя. А вже після цього в теорії можлива і спроба міграції до інших зірок, благо астрономія швидко підкаже громадянам під світлом білої зірки, що жити їй залишилося всього нічого.

Але тут виникає одне побоювання – ультрафіолет: чим вища температура поверхні зірки, тим більше її випромінювання припадає на цю частину спектра. Та вчені з Арлінгтонського університету (США) підкреслюють: всупереч звичним поглядами, все може бути не так страшно. Хоча, імовірно, найбільш м’які умови для життя існують близько червоних і оранжевих карликів, де вплив ультрафіолету на життя мінімальний, сам факт присутності життя на Землі, де коротких УФ-променів досить багато, переконливо доводить, що тепличні умови не є обов’язковими.

Ультрафіолет може додати окремим частинам молекули ДНК (або її аналогам) достатньо енергії, щоб змусити їх утворити «неправильні» зв’язки між тими частинами. Природно, у результаті неминучі мутації, псування спадкової інформації, небезпека раку (після появи багатоклітинності) та інші біди.

Зона-населеності-зірок
Яскравіші зірки класу F мають ширшу зону населеності (виділена зеленим), ніж у світил типу Сонця. (Ілюстрація NASA/Kepler Mission/Dana Berry.)

Дослідники спробували змоделювати масштаб такого збитку для гіпотетичної планети, яка одержує таку ж загальну кількість випромінювання від своєї зірки спектрального типу F, як і Земля від Сонця. Підсумок лиховісний: в середньому біла зірка загрожує пошкодити тамтешнє ДНК короткохвильовим ультрафіолетом в 2,5-7,1 раз більше, ніж наше сонце пошкоджує земне життя. Коливання відповідають різним категоріям F-зірок (від F 9 до F 0), однак у кожному разі життю буде несолодко. Навіть компоненти, потрібні для його виникнення (складні вуглеводні), під таким напором можуть швидко деградувати, так і не утворивши перший живий організм.

Але це ще не вирок. Для прикладу візьмемо сусідку нашої планети, Венеру. На її поверхні через більшу близькість до зірки має бути вдвічі більше ультрафіолету, ніж на якійсь Кубі. Факти, однак, інші: там його взагалі немає, ні короткохвильового, ні будь-якого іншого. Атмосфера другої планети настільки щільна, а хмари так нерозривні, що прямі сонячні промені взагалі ніколи не досягають поверхні. Причому для такого ефекту не потрібно мати зовсім вже венеріанскую атмосферу: простий достаток водяної пари в тропосфері великої «суперземлі» цілком зупинить ультрафіолет без катастрофічної втрати води планетою.

Йдемо далі. За сучасними уявленнями, життя на Землі виникло у воді або принаймні в прибережній зоні. Навіть невеликий шар цієї рідини ефективно захищає живі організми від ультрафіолету, включаючи випадок, коли атмосфера порівняно розріджена і прозора, як у нас з вами і у вашої рідні. Інші гіпотези і зовсім постулюють, що для виникнення життя найкраще підходили чорні курці – геотермальні джерела на дні океану, де створюється особливо велика різноманітність складних хімічних сполук. Не будемо згадувати, що туди не те що ультрафіолет, але взагалі майже ніяке випромінювання Сонця не потрапляє, і утворення життю ніщо не загрожує.

Ну добре, переконали. Але народитися в товщі вод і жити там – це не вихід. Складне життя і “розум” начебто з’являються лише на суші: навіть всі ці дуже розумні дельфіни в кінцевому рахунку походять від когось на зразок бегемотів, які повернулися в море після сотень мільйонів років поневіряння їхніх предків по суші.

Як зауважують автори роботи, моментом істини стане виникнення перших одноклітинних, здатних до фотосинтезу. Якщо це виявиться можливим – а у водному океані для цього немає особливих перешкод, так як вода непогано гасить ультрафіолет, – організми самі почнуть насичення атмосфери киснем. Навіть при 10-12% його вмісту в атмосфері земної щільності він створить озоновий шар. Причому інтенсивність утворення озону буде прямо пропорційна потоку УФ. Він буде в 2-8 разів вище? Відмінно, кисень стане перетворюватися в озон куди швидше, ніж на Землі.

Життя-на-дні-океану
У таких місцях навіть сильний ультрафіолет не повинен перешкодити виживанню організмів, здатних до фотосинтезу. (Фото Tata Aka.)

Крім того, пан Кюнтц вважає, що додаткові УФ-промені не обов’язково повинні бути одним тільки злом для тамтешнього життя. Поряд з умінням пошкоджувати біомолекули, ультрафіолет в теорії може висікти іскру для зародження життя, ставши джерелом енергії для хімічних реакцій в «первинному бульйоні» і дозволивши реакцій в ньому йти швидше, ніж у нас.

Навіть якщо рівень ультрафіолету просто злегка підвищиться в порівнянні із земною нормою, по суті, це може стати благом і для відносно складного життя вже після його виникнення, підштовхуючи мутації. Хороша швидкість розвитку навряд чи буде поганим фактором для життя на планеті, яка все одно згорить в пекельному полум’ї через кілька мільярдів років.

Додатковим бонусом стане те, що завдяки великій світності зірок спектрального класу F зона населеності навколо них набагато ширша, ніж у жовтих карликів а-ля Сонце. Хоча точні межі «зони населеності» залишаються на сьогодні предметом жорстких дискусій, в Сонячній системі її ширина визначається максимум в 0,7 а.о. (від 0,8-1,5 до 0,95-1,65 а.о.) . Навколо F-зірки вона дорівнюватиме 2,0-3,7 а.о., що вдвічі ширше нашої, і навіть у світила спектрального класу F8, що має трохи меншу температуру поверхні, ширина жилої зони, яка тягнеться від 1,1 до 2,2 а.о., перевищить нашу у півтора рази.

З іншого боку, статистика екзопланет у зірок цього типу поки дуже мала – як через те, що їх куди менше, ніж жовтих (а тим більше червоних і помаранчевих) карликів, так і просто тому, що наші методи пошуку планет все ще краще бачать тіла біля самої зірки, а зовсім не на відстані в кілька а.о. Тобто ми не можемо гарантувати, що щільність розподілу екзопланет у білих зірок головної послідовності співпаде з внутрішніми районами Сонячної системи, і там в цей порівняно широкий зазор населеної зони може потрапити в середньому менше планет, ніж розміщується на кількох а.о. в Сонячній системі.

Одне ясно абсолютно точно: виключати можливість виникнення і розвитку складного життя у зірки цього спектрального класу не можна. Тому за такого роду об’єктами варто уважно спостерігати в майбутньому, тим більше що вони є і в безпосередніх околицях Сонця.

Звіт про дослідження буде опублікований у виданні Journal of Astrobiology в травні 2014 року.

Першоджерело

Написати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *