Л.В.КсанфомалитиХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАНЕТ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОЕ ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НА НИХ ЖИЗНИ Астрономический Вестник, 1995, т. 29, N 5, с. 399-404 Процесс возникновения и развития жизни на планете можно разделить на два этапа: а) возникновение и эволюция простейших одноклеточных организмов и б) переход от простейших к многоклеточным и их дальнейшая эволюция в разумные существа. В истории Земли 4/5 всего времени приходится на безраздельное господство одноклеточных. Механизм перехода к многоклеточным (570 млн. лет назад - "кембрийский взрыв") остается неизвестным. Между тем, для проблемы SETI важно понять именно переход между этапами. В работе обсуждаются вероятные ограничения на возникновение и эволюцию жизни на планетах. Условия характеризуются применительно к земной (амино-нуклеино-кислотной) форме жизни. В качестве мест обитания рассматриваются земноподобные планеты. Факторы, действующие на этапах (а) и (б), существенно различны. Данные сравнительной планетологии Солнечной системы показывают, что необходимо счастливое сочетание целого ряда характеристик планеты, чтобы жизнь на ней могла возникнуть и развиться до уровня сложных многоклеточных организмов.
Для возникновения простейших форм жизни, прежде всего,
существенны ограничения по температуре. В "комфортной зоне"
температурный интервал составляет: 273 < T < 340 K. Это, в свою очередь,
приводит к ограничениям на спектральный класс звезды, большую полуось
орбиты, ее эксцентриситет, период вращения планеты и наклон экватора к
плоскости орбиты.
Ограничения на спектральный класс сводятся к исключению звезд
более поздних чем К5. У таких звезд радиус "комфортной зоны" слишком
мал. Планета, находящаяся внутри такой зоны, неизбежно потеряет свой
вращательный момент и окажется в резонансной ловушке с синхронизацией
вращения вокруг собственной оси и обращения по орбите вокруг звезды.
У такой планеты одна сторона окажется раскаленной, другая - очень
холодной. Большой период вращения планеты приводит к долгой ночи, а
большой наклон экватора - к длительной полярной ночи. В обоих случаях
фотосинтез оказывается надолго "выключенным", что может оказаться
критичным для возникновения жизни (количественные оценки не приводятся).
Зависимость ширины "комфортной зоны" от эксцентриситета, в первом
приближении, определяется выражением
Согласно существующим представлениям, жизнь на Земле возникла в теплых мелких водоемах, насыщенных пребиотическими соединениями. Источником таких соединений, в первую очередь, должны быть подводные вулканы и рифты в зонах разломов. Продукты акреции планетозималей и кометного материала сами по себе без мощной тепловой обработки в вулканических зонах, по мнению автора, вряд ли могут обеспечить наличие необходимых пребиотических материалов. Поскольку вулканизм есть следствие тепловых процессов в недрах планеты, то для зарождения жизни косвенно необходимы такие явления, как конвекция в ядре, мантии и литосфере планеты. Рассмотрение этих процессов приводит к ограничениям на массу планеты: минимальная масса 5*1027 г. Эта же величина следует из условия сохранения атмосферы планеты. С другой стороны, если атмосфера слишком плотна, фотоны с энергией 1 - 3 эВ, необходимые для фотосинтеза, не достигают ее поверхности (Венера). Высказывается предположение, что возможно масса Земли несколько превышает оптимальную, но удовлетворяет условиям происхождения жизни только благодаря счастливому сочетанию с другими факторами. Существенной вехой в возникновении многоклеточных организмов и последующей эволюции сложных форм жизни был выход организмов на сушу. Это требует наличия на планете континентов или, по крайней мере, островов. Важную роль должны играть приливы, вызываемые наличием близкого массивного спутника, подобного Луне. Дополнительные ограничения при формировании сложных форм жизни накладываются массой планеты. По мнению автора, Земля представляет собой уникальное сочетание физических свойств, необходимых для возникновения и эволюции амино-нуклеино-кислотной жизни, не повторяющееся ни на одной из планет земной группы.
|
а = (1 - e)2.