Блуждающие планеты

блуждающие планеты

Всякий, кто решает описать историю нашей Солнечной системы, сталкивается с одной проблемой: чтобы пазл сложился, приходится допустить потерю одной планеты. Когда под воздействием излучаемого молодым Солнцем тепла испарились последние остатки протопланетного диска, сопротивление газа движению планет прекратилось. Как мы уже видели, на этом их скитания не закончились. Под градом планетезималей орбиты газовых гигантов начали смещаться и пересекаться. В условиях наступившего гравитационного хаоса Уран и Нептун были выброшены на задворки, а Солнечную систему заполонили обломки горных пород.
 
Несмотря на наличие свидетельств этой бурной планетной юности, таких, например, как изрытая кратерами поверхность Луны, восстановить точную картину, как это ни странно, весьма трудно. Трудность эта связана со своенравием Юпитера, который вел себя как гигантский «громила». При попытке смоделировать движение планет в ту эпоху выясняется, что из-за колоссальной гравитации этого великана один из его соседей должен был вылететь во внешнее пространство, и в планетной системе должно было стать на одного газового гиганта меньше. Что, если все так и было на самом деле?
 
Оказывается, что виртуальные модели, исходящие из того, что газовых гигантов изначально было пять, более точно и убедительно воспроизводят эволюцию Солнечной системы, чем модели с четырьмя имеющимися гигантскими мирами. Согласно этим моделям, пятая планета могла сформироваться сразу за Сатурном. Размером она была схожа с двумя ледяными мирами — Ураном и Нептуном. Когда началась хаотичная перетасовка планет, этот пятый мир оказался слишком близко к Юпитеру, который безжалостно вытолкнул его из Солнечной системы. После этого тот утратил всякую связь с нашим Солнцем, и потому мы никогда не узнаем наверняка, был ли в Солнечной системе пятый газовый гигант. Оказавшись в межзвездном космическом пространстве, планета стала блуждающей.
 
Два самых эффективных способа охоты на планеты — метод лучевых скоростей, состоящий в поиске заметных колебаний в движении звезды, и транзитный метод, заключающийся в обнаружении падения яркости звезды. Недостаток обоих в том, что у планеты должна быть звезда. Блуждающая планета — это мир-сирота, который не обращается вокруг звезды. Поэтому нет никакого регулярно, периодически повторяющегося явления, которое бы указывало, подобно маяку, наличие этих бездомных бродяг в нашей Галактике. Искать их приходится с помощью двух оставшихся способов — гравитационного микролинзирования и прямого наблюдения.
 
Астрономы любят строить телескопы на вершинах вулканов, что непосвященным может показаться странным. Объясняется это просто: например, благодаря сухому и неподвижному воздуху с горных вершин на Гавайях открывается лучший вид на ту часть неба, которая видна в Северном полушарии. Нигде больше в мире нет такого вида. То обстоятельство, что под этими горами бурлят вулканы, кажется небольшим неудобством.

телескоп Pan-STARRS

Телескоп Pan-STARRS
 
Вулкан Халекала («Дом Солнца») занимает большую часть площади острова Мауи в Гавайском архипелаге. На его вершина размещается телескоп Pan-STARRS с диаметром зеркал 1,8 м. Задача этого аппарата, название которого расшифровывается как «Оперативно развертываемая система телескопов панорамного обзора» (PANoramic Survey Telescope And Rapid Response System), заключается в проведении съемки видимого неба несколько раз в месяц. За столь широкий охват приходится платить меньшим разрешением, чем при наблюдении, направленном на обнаружение чего-то конкретного, но оно отлично подходит для обнаружения движущихся объектов. Анализ быстро проходящих изменений в небе дает возможность обнаруживать астероиды и кометы, которые могут угрожать Земле. Чтобы оценить грандиозный масштаб собираемой с помощью Pan-STARRS базы изображений, достаточно представить, что каждую ночь ее объем увеличивается на величину, сопоставимую с 60 000 фотографий, сделанных на камеру смартфона. Вот в этом-то массиве информации и был найден странный объект.
 
Pan-STARRS задумывался как инструмент для обнаружения астероидов. Однако колоссальный объем собираемых им данных является ценным ресурсом для многих проектов. Например, он использовался при поиске методом прямого наблюдения так называемых «коричневых карликов», звезд с очень маленькой массой. У этих тусклых объектов не хватает массы для запуска процесса горения водорода в их ядре, но при этом они являются источником характерного слабого теплового излучения в красном диапазоне. Однажды в объектив камер попал объект, который был краснее, чем любой другой известный нам коричневый карлик.
 
Этот источник нетипичного красного свечения, находившийся на расстоянии 80 световых лет от Земли, получил обозначение PSO J318.5–22. PSO — сокращение от Pan-STARRS1 Object (объект Pan-STARRS1), а цифры указывают на координаты объекта на небе. Сравнение тусклого красного света, излучаемого PSO J318.5–22, со светом, излучаемым известными звездами и планетами, показало, что он намного ближе к свету молодой планеты, чем к свету известных коричневых карликов. А если это действительно планета, каково ее происхождение?
 
Отсутствие поблизости звезды, вокруг которой планета могла бы обращаться, означало, что PSO J318.5–22 в полном одиночестве свободно перемещается по космическому пространству. Впрочем, неподалеку от блуждающего мира находилось скопление звезд, известное как Бета Живописца. Это часть созвездия Живописец. Группа располагается вблизи PSO J318.5–22, двигается с сопоставимой скоростью и также является молодой. Кроме того, по крайней мере у двух входящих в нее звезд, согласно имеющимся данным, есть гигантские газовые планеты.
 
Сравнение с возрастом звезд в Бета Живописца показывает, что возраст PSO J318.5–22 составляет приблизительно 12 млн лет. Как известно, протопланетный диск рассеивается приблизительно через 10 млн лет, значит, по меркам планетного мира объект является недавно сформировавшимся юнцом. Его масса приближается к 6 массам Юпитера — намного легче коричневого карлика.
 
Если говорить о происхождении PSO J318.5–22, вероятнее всего, эта планета сформировалась в окрестностях одной из звезд в системе Бета Живописца. Вытолкнута оттуда она могла быть ближе к концу жизни звезды. Произошло это, скорее всего, при расширении внешних слоев звезды в процессе перехода в стадию красного гиганта. Согласно другой гипотезе, из-за чрезмерной потери массы притяжение звезды не смогло удержать планету на орбите. Однако и PSO J318.5–22, и звезды в системе Бета Живописца молодые. Поэтому более вероятным представляется сценарий, в котором планета была выброшена в результате взаимодействия с другой планетой или соседней звездой. Оказавшись за пределами системы, планета превратилась в блуждающую. Впрочем, каким бы правдоподобным такое объяснение ни казалось, подтвердить его трудно. Можем ли мы утверждать, что именно рассеивание в результате взаимодействия с другими телами является главной причиной превращения планеты в блуждающую?


Планета HD 106906 b не является блуждающей. Она обращается вокруг звезды на расстоянии около 300 световых лет от Земли в созвездии Южный Крест. У нее есть одна особенность, которую трудно объяснить: расстояние между ней и родительской звездой чрезвычайно велико.
 
HD 106906 b — молодой газовый гигант с массой, равной 11 массам Юпитера. Как и PSO J318.5–22, планета была обнаружена благодаря тепловому свечению — методом прямого наблюдения. Часто, в силу небольшого размера и тусклости планеты, получить ее изображение невозможно из-за перекрывающего ее свечение яркого света звезды. В случае с блуждающими и далекими планетами отсутствие света звезды существенно упрощает этот процесс. К тому же HD 106906 b и PSO J318.5–22 отличаются большой массой и небольшим возрастом и в их телах по-прежнему сохраняется тепло, возникшее при формировании. Возраст HD 106906 b почти такой же, как у PSO J318.5–22: ей 13 млн лет — подросток в мире планет.
 
Расстояние между HD 106906 b и родительской звездой настолько велико, что по сравнению с ним даже Нептун вполне сойдет за горячий юпитер, — целых 650 а.е., что в Солнечной системе сопоставимо с расстоянием до Седны. Самая дальняя в нашей системе планета Нептун находится всего лишь в 30 а.е. от Солнца. Протопланетный диск на таком расстоянии не может содержать достаточное количество вещества для формирования газового гиганта по моделям аккреции на ядро или неустойчивости диска. Тогда каким же образом планета оказалась там, где она находится сейчас?
 
Убедительный ответ на этот вопрос можно дать, если допустить, что HD 106906 b — «почти блуждающая» планета. Возможно, она была выброшена на очень далекую орбиту более крупной планетой, но удержалась в сфере влияния своей звезды и продолжила обращаться вокруг нее. Правда, в данном случае ситуацию осложняют два обстоятельства.
 
Во-первых, HD 106906 b — единственная планета, обнаруженная рядом с ее родительской звездой. Никаких признаков существования другой планеты, которая бы могла вытолкнуть HD 106906 b на дальнюю орбиту, нет. Учитывая, что масса такого «громилы» должна быть сопоставима с массой HD 106906 b, которая тяжелее Юпитера в 11 раз, ее давно бы обнаружили. Звезда-компаньон, которая могла бы заставить планету перейти на другую орбиту, также отсутствует.
 
Во-вторых, звезда HD 106906 окружена обширным диском, состоящим из обломков. Каменистые остатки процесса планетообразования и заставили наблюдателей обратить внимание на эту систему — никто и не думал, что в ней есть еще и далекая планета. В 2014 г. были проведены наблюдения, которые показали, что диск занимает область приблизительно между 20 а.е. и 120 а.е., то есть он начинается сразу за границей основной зоны формирования планет. Выброшенной планете пришлось бы пробиваться сквозь обломки, составляющие диск.
В итоге была выдвинута новая гипотеза: а что, если эта планета является компаньоном звезды и также сформировалась из облака газа в результате гравитационного коллапса? Но если HD 106906 b и ее родительская звезда являются компонентами двойной системы, почему у них столь разные массы? Масса HD 106906 b составляет всего лишь 1% от массы HD 106906, тогда как в двойных системах масса меньшего компонента, как правило, превышает 10% массы большего. Может ли такая система существовать?
 
Через год после открытия HD 106906 b появились новые данные, которые добавили в картину новых красок. Результаты наблюдений за диском показали, что он намного шире, чем считалось ранее, и занимает пространство в промежутке между 50 а.е. и 500 а.е. Более того, выяснилось, что первоначальное представление о нем как о сплошном поле камней не соответствует действительности: внешняя часть диска оказалась несимметричной, к тому же из нее торчал тонкий, похожий на иглу выступ из каменных обломков. Не был ли он свидетельством того, что планета HD 106906 b все-таки была выброшена из системы, проложив себе путь через поле обломков?
 
Точного ответа на этот вопрос нет. С учетом крошечного (относительно звезды) размера HD 106906 b гипотеза о выталкивании кажется самой убедительной. Однако до сих пор так и не удалось обнаружить никаких следов планеты, которая бы могла ее вытолкнуть. Получается, что либо в этой системе все-таки есть массивный мир, но астрономам не удается его обнаружить, либо планета была выброшена в результате случайного взаимодействия с проходящей мимо звездой. Кроме того, разрыв в диске обломков, судя по всему, ограничивается его внешними областями. Это противоречит идее о том, что планета прошла через весь диск. Скорее притяжение со стороны HD 106906 b в процессе ее формирования в том месте, где она находится сейчас, могло нарушить целостность внешних слоев диска, не оказав никакого влияния на его внутренние, более удаленные от нее части. Согласно еще одной гипотезе, HD 106906 b была выброшена из системы рядом с другой звездой. Оказавшись за пределами своей родительской системы, планета превратилась в блуждающую. В какой-то момент она подобралась к HD 106906 так близко, что звезда смогла захватить ее и притянуть, заставив обращаться вокруг себя по удаленной орбите.
 
Проблему ущербности моделей, предполагающих рассеивание и формирование, можно было бы решить, доказав, что объект размером с планету не может сформироваться из облака газа в результате коллапса подобно звезде. Как ни странно, у нас есть основания полагать, что может.
 
Главный аргумент против идеи о формировании объектов размером с планету в результате гравитационного коллапса газа связан с массой. Чем больше масса, тем сильнее гравитация. Гравитационный коллапс может произойти только в том случае, если объект обладает достаточной массой для преодоления направленного вовне давления газа. Для небольшого объекта размером с планету это означает, что плотность газа должна быть невероятно высокой. В протопланетном диске такая плотность может быть в местах возникновения неустойчивости, но не в более разреженных газовых облаках, где рождаются звезды. Так считалось, пока не было доказано обратное.
 
В процессе формирования звездного скопления из исходящей от новых звезд энергии в окружающем их газовом облаке образуется горячий пузырь. Расширяясь, пузырь выталкивает газ наружу, и скапливающийся по краям пузыря газ образует плотную оболочку. При съемке этих областей получаются контрастные изображения туманностей с темными вкраплениями, указывающими на холодный газ, из которого в результате сжатия образовались оболочки. Как раз рядом с этими оболочками и были замечены отделившиеся каплевидные фрагменты плотного газа.
 
Туманность Розетка — звездная колыбель, находящаяся на расстоянии около 4600 световых лет от нас. В ней присутствует множество этих крошечных фрагментов, которые получили название глобулет. Эти глобулеты формируются на внешней границе расширяющегося пузыря. Отличаясь исключительно высокой плотностью, они имеют массы менее 13 масс Юпитера. В случае коллапса их ядра появится не связанный со звездой объект размером с планету. Таким образом, это еще один способ образования блуждающих планет.
 
Мы не можем со стопроцентной уверенностью сказать, какая из свободнолетящих планет была выброшена из системы вокруг какой-либо звезды, а какая появилась на свет в одиночестве из глобулеты. Единственное, что мы можем сделать, это попытаться отыскать в окрестностях такого странника звезду, которая пренебрегла своими родительскими обязанностями. Теперь, когда мы познакомились с двумя способами образования планет без звезд, можно задаться следующим вопросом: насколько распространены блуждающие миры?
 
Планеты, которые не тонут в заслоняющем все вокруг свете звезды, методом прямого наблюдения обнаруживать проще, чем планеты, обращающиеся вокруг звезд, И все же различить исходящее от них неяркое тепловое излучение нелегко. Поэтому при поиске блуждающих миров приходится пользоваться еще одним методом — гравитационным микролинзированием.
 
Для гравитационного микролинзирования не нужен свет родительской звезды. Суть метода заключается в определении отклонения света от проходящей фоновой звезды (под воздействием массы планеты) по кратковременному увеличению яркости, похожему на фокусировку при прохождении за линзой. Поскольку для обнаружения планеты с помощью этого метода нужно, чтобы она оказалась на одной оси с проходящей звездой фона, наблюдать явления микролинзирования можно только при удачном стечении обстоятельств и только в течение нескольких дней. Поэтому организуются специальные исследования, учитывающие данные особенности использования метода микролинзирования.
 
В настоящее время проводятся два таких исследования, направленные на регистрацию явлений микролинзирования, — OGLE и MOA. Именно в рамках исследования OGLE была обнаружена планета, обращающаяся в двойной звездной системе. Название второго исследования, MOA, расшифровывается как «Наблюдения микролинзирования в астрофизике (Microlensing Observations in Astrophysics). Это совместный японско-новозеландский проект по поиску тускло освещенных объектов — от темной материи до экзопланет — в Южном полушарии. Как и OGLE, проект MOA направлен на поиск явлений микролинзирования рядом с центром Галактики, где вероятность попадания на один луч зрения планет и звезд выше благодаря высокой концентрации последних.
 
В силу скоротечности явлений микролинзирования наблюдение за ними должно проводиться сразу после обнаружения поравнявшихся планеты и фоновой звезды. Чтобы использовать каждую такую возможность, OGLE и MOA предусматривают систему оповещения, которая обеспечивает фиксацию внезапных скачков яркости звезд и оперативную организацию наблюдения. В 2011 г. в рамках совместного доклада о результатах двух проектов было объявлено об обнаружении 10 блуждающих планет, размер каждой из которых был сопоставим с размером Юпитера. Чтобы оценить долю обнаруженных темных планет, команды проектов попытались рассчитать приблизительное количество блуждающих миров в нашей Галактике. Их вывод ошеломляет: 400 млрд планет — вдвое больше, чем звезд.
 
Независимо от способа формирования, блуждающие планеты размером с Юпитер — совсем не те миры, на поверхности которых мы бы могли себя представить. Чем легче планета, тем проще ее вытолкнуть из системы, а значит, можно с большой долей вероятности утверждать, что Галактика усеяна планетами земного типа без солнц. В силу небольших размеров их невозможно обнаружить с помощью имеющихся у нас методов. Однако даже если блуждающая планета — газовый гигант, рядом с ней могут быть спутники с твердой поверхностью.
 
Благодаря огромной массе газовые гиганты являются мощным центром притяжения для миров меньшего масштаба, заставляя их переходить на орбиты вокруг себя. Например, у Юпитера имеется не менее 79 спутников. Причем массы четырех самых крупных из них — Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто — составляют от двух третей до двух масс Луны. Это достаточно крупные миры. При выталкивании газовых гигантов из их родительских звездных систем спутники, скорее всего, следуют за ними.
 
Вряд ли спутники есть только у тех планет, которые заполучили их до того, как были выброшены из родительской системы. Комплекс в Хамелеоне — область звездообразования, состоящая из трех темных облаков с условными названиями Хамелеон I, II и III. Как видно из их названий, облака находятся в созвездии Хамелеон, лежащем в южном небесном полушарии. Хамелеон I включает в себя несколько сотен звезд, среди которых наблюдается необычная дискообразная область.

Сha 110913–773444

Сha 110913–773444
 
Объект Сha 110913–773444 обязан своим названием координатам внутри облаков Хамелеон. Это свободнолетящий объект с массой, равной 8 массам Юпитера. Таким образом, его можно классифицировать как блуждающий планетный мир. Также его окружает плоский пылевой диск, похожий на протопланетные диски вокруг молодых звезд. Если в последующем из пыли в этом диске образуются крупные тела, это будет означать, что у блуждающей планеты появятся спутники, которые будут обращаться вокруг нее.
 
Такой потенциальный спутник будет иметь твердую поверхность из горных пород, но можно ли на ней обнаружить что-то, кроме холодной пустыни? Означает ли отсутствие исходящего от звезды тепла, что спутнику суждено навечно остаться испещренной кратерами, погруженной во тьму каменной глыбой?
 
И тут впору вспомнить о спутниках газовых гигантов Солнечной системы, чтобы понять, что надежда все-таки есть. Во внешних областях Солнечной системы слишком холодно, чтобы на поверхности находящегося там землеподобного мира могла существовать вода в жидкой форме. Однако у нас есть основания полагать, что под ледяными панцирями нескольких спутников могут скрываться океаны. Наиболее вероятные кандидаты на роль хозяев тайных морей — спутники Юпитера Европа и Ганимед, а также спутник Сатурна Энцелад. Находясь на большом расстоянии от Солнца, эти ледяные сферы не получают излучения в таком объеме, который бы позволил океанам на их поверхности сохранять жидкую форму. Главным источником тепла для них является находящийся рядом газовый гигант.
 
Поскольку вокруг каждого газового гиганта обращается несколько спутников, их орбиты не могут быть абсолютно круговыми. Европа и Ганимед притягивают друг друга, а также взаимодействуют с самым близким к Юпитеру крупным спутником Ио, тогда как Энцелад притягивается своей сестрой Дионой. В результате взаимодействия этих сил орбиты спутников имеют слегка эллиптическую форму. Поэтому величина гравитационного притяжения планеты, которому они подвергаются при движении по своим орбитам, изменяется. Изменение силы притяжения заставляет спутник сжиматься и разжиматься подобно резиновому мячу, в результате чего внутри него происходит непрерывный процесс деформации, сопровождающийся выделением тепловой энергии. Это тот самый приливный разогрев. Этот механизм выработки тепла работает настолько эффективно, что, например, Европа рассматривается в качестве объекта с наиболее благоприятными для существования жизни условиями в Солнечной системе за пределами Земли.
 
Хотя сам факт существования моря, разумеется, не гарантирует наличие в нем живых существ, на Земле жизнь присутствует повсюду, где есть вода. Поэтому для кого-то или чего-то океан под поверхностью спутника блуждающей планеты может оказаться волне пригодным для жизни. Но как быть, если рядом нет газового гиганта? Может ли планета-сирота размером с Землю стать пристанищем для жизни в леденящей пустоте глубокого космоса?
 
Без сомнения, если Солнце померкнет, нам несдобровать. Несмотря на то что Земля получает небольшое количество тепла от радиоактивных материалов, и к тому же в ее недрах сохраняется тепло, оставшееся от процесса формирования планеты в результате столкновений, вся эта энергия в тысячи раз меньше той, которую мы получаем от Солнца. Одной ее не хватит, чтобы не дать замерзнуть нашим морям и океанам. Чтобы у жизни был хотя бы малейший шанс, блуждающая планета должна оставаться теплой.
 
Впрочем, сравнение с судьбой Земли, лишенной Солнца, не совсем справедливо. Каменистая планета, выброшенная в межзвездное пространство из протопланетного диска, не может быть похожа на Землю в ее нынешнем виде. Будь наша планета выброшена на поздних этапах процесса формирования, ее атмосфера состояла бы из вещества протопланетного диска, то есть она представляла бы собой практически сплошной слой водорода, а вовсе не ту смесь азота, углекислого газа и кислорода, из которой она состоит сейчас.
 
В ходе естественного процесса формирования планеты земного типа первичная атмосфера из легких атомов водорода улетучивается под воздействием ультрафиолетового излучения молодого солнца. Однако если планета оказывается выброшена до потери водорода, ей будет проще удержать его благодаря низкой температуре космического пространства. По мере остывания и уплотнения водородная атмосфера теряет способность рассеивать тепло и образует своего рода покрывало над поверхностью планеты. Так что даже при экстремально низких температурах, характерных для космического пространства, водород сохранит газообразное состояние и не будет конденсироваться на поверхности планеты. Таким образом, небольшое количество энергии, исходящей от имеющихся на планете радиоактивных горных пород, будет удерживаться атмосферой, обеспечивая на поверхности температуру, которой может быть достаточно для поддержания воды в жидком состоянии.
 
Правда, должно соблюдаться одно условие: при нахождении в протопланетном диске планета должна аккумулировать толстый слой водорода — по меньшей мере в 10–100 раз толще нынешней атмосферы Земли. Сделать это не так трудно, как может показаться. Например, Земля в подобной ситуации могла бы захватить такое количество водорода, которое бы сделало ее атмосферу в 1000 больше существующей сейчас.
 
Разумеется, если бы планета вроде Земли была выброшена из звездной системы уже после рассеивания газового диска, к тому моменту она могла бы уже лишиться своей первичной атмосферы. Это все еще может произойти, если покой Солнечной системы нарушит проходящая мимо звезда. Вероятность реализации этого сценария до перехода Солнца в стадию красного гиганта через 3,5 млрд лет составляет около 0,002%. Конечно, это не так много, чтобы у вас началась бессонница из-за переживаний за судьбу Солнечной системы, но все-таки существенно больше, чем вероятность выиграть деньги в лотерею. Будучи выброшенной за пределы Солнечной системы, наша планета смогла бы избежать губительного воздействия усиливающегося солнечного излучения, но сумело бы что-нибудь на поверхности Земли пережить такое путешествие в открытом космосе? В условиях существующей атмосферы превращение Земли в блуждающую планету означало бы застывание воды на ее поверхности. Это стало бы приговором для людей, но что бы случилось с жизнью в подземных океанах, подобных тем, которые могут быть на спутниках газовых гигантов?
 
В отсутствие газового гиганта, который бы обеспечивал приливный разогрев за счет деформации горных пород, единственным источником энергии для поддержания подземных вод в жидком состоянии на блуждающей Земле стало бы радиогенное тепло. Перспектива не самая радужная. При полном отсутствии энергии Солнца внутренние источники тепла на нашей планете смогут поддерживать на поверхности далекую от комфортной температуру –235 °C. Будет настолько холодно, что планета покроется слоем льда толщиной 15 км. Теоретически под ледяным панцирем может быть вода в жидкой форме, но, к сожалению, всей воды на Земле хватит лишь для формирования слоя толщиной около 4 км. Поэтому вода на нашей планете перейдет в твердое состояние — для образования скрытого моря ее просто не останется.
 
Единственное, на что мы можем надеяться, это то, что в случае превращения Земли в блуждающую планету будут благодаря геологической активности сохраняться горячие области с жидкой водой вокруг очагов извержения на замерзшем океанском дне. В этих мини-водоемах может развиться жизнь, но она окажется изолированной от остальной планеты и будет полностью зависеть от наличия таких горячих участков.
 
Вряд ли превращение Земли в планету-сироту сделает ее мечтой отпускника. Но значит ли это, что все блуждающие планеты земного типы, утратившие свою первичную атмосферу, мертвы? Как оказывается, существует четыре способа сделать Землю более привлекательным местом при попадании в межзвездное пространство: увеличить количество воды, нарастить массу, изменить состав атмосферы и прихватить с собой Луну.
 
Каждый из этих вариантов имеет право на существование. Планеты земного типа в других звездных системах вполне могут аккумулировать больше воды, если они формируются рядом со снеговой линией или подвергаются мощной бомбардировке ледяными метеоритами. Согласно одной из рассмотренных гипотез относительно состава 55 Рака e, океаны занимают практически всю поверхность этой планеты. Если воды на блуждающей планете больше, чем необходимо для формирования слоя льда толщиной 15 км, из оставшейся воды под его поверхностью может образоваться море.
 
В случае с более массивной блуждающей планетой мы получаем больший объем радиоактивных элементов и большее количество остаточного тепла. При наличии дополнительных источников энергии внутри планеты для поддержания воды в жидком состоянии требуется ледяная оболочка меньшей толщины. Так, планета с массой 3,5 массы Земли и такой же долей воды в составе может обойтись всего лишь несколькими километрами льда на поверхности, а значит, на ней будет достаточно воды для того, чтобы под этим слоем льда сохранилось море.
 
Даже если допустить, что масса блуждающей планеты и доля воды в ее составе такие же, как на Земле, она может оставаться более теплой, если изменится ее атмосфера. В результате вулканической активности в атмосферу Земли выбрасывается углекислый газ, который затем удаляется из нее за счет химической реакции с силикатными породами. При понижении температуры химические реакции замедляются, и содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается. В обычных условиях это приводит к потеплению, так как более высокий уровень углекислого газа обеспечивает удержание тепла за счет парникового эффекта. При выходе в межзвездное пространство углекислый газ на поверхности планеты должен замерзнуть, обеспечивая дополнительный изоляционный слой и тем самым снижая требуемую толщину слоя льда.
 
Наконец, не менее интересен сценарий, в котором Землю в ее миграции сопровождает Луна. При выталкивании из Солнечной системы и Землю, и Луну ждет хорошая встряска. Если они все-таки останутся вместе, Луна, скорее всего, окажется на вытянутой орбите. При приближении Луны к Земле по ее новой эллиптической траектории оба тела будут подвергаться гравитационному воздействию, величина которого будет меняться. В случае со спутником, обращающимся вокруг газового гиганта (или планеты, обращающейся вокруг звезды), изменение силы притяжения столь небольшого тела не оказывает практически никакого влияния на огромную планету. Однако Земля — каменистый мир, который не так сильно отличается размерами от Луны, как Юпитер от его спутников. Поэтому при нахождении в межзвездном пространстве и Земля, и Луна будут деформироваться в результате изменения гравитационных сил, что приведет к приливному разогреву.
 
В отсутствие других естественных спутников, притяжение которых уравновешивало бы притяжение Земли, Луна в конце концов снова перейдет на круговую орбиту. До этого момента в результате приливного разогрева энергия Земли увеличится в 100 раз по сравнению с тем количеством, которое наша планета получает из внутренних источников сейчас. Такая подпитка будет продолжаться (во все меньших количествах) примерно 150 млн лет. Таким образом, наличие спутников — это положительный момент для блуждающей планеты.
 
Жидкий океан, скрытый под поверхностью блуждающей планеты, будет существовать до тех пор, пока на ней будут сохраняться внутренние источники тепла. Когда с течением времени запасы тепловой энергии исчерпаются, недра планеты остынут. Времени на это потребуется примерно столько же, сколько осталось Солнцу до превращения в красный гигант, за которым неизбежно последует гибель всего вокруг него. Несмотря на жутковатый подтекст такого сравнения, сопоставимые сроки существования Земли в Солнечной системе и Земли в межзвездном пространстве указывают на возможность образования океанов под поверхностью блуждающих планет.
 
Формы жизни на планете-сироте наверняка не будут иметь ничего общего с теми солнцелюбивыми существами, которые населяют поверхность Земли. Однако было бы не совсем правильно утверждать, что мы не имеем никакого представления о том, как они могут выглядеть. В земной коре на дне земных океанов имеются так называемые гидротермальные выходы — трещины, в которых океанская вода соприкасается с магмой. Образующиеся в результате этого струи кипятка буквально кишат жизнью, несмотря на отсутствие на такой глубине солнечного света. Не исключено, что именно здесь и зародилась первая жизнь на Земле. Если это действительно так, развитие жизни на блуждающей планете может происходить практически по тому же сценарию, что и на Земле.
 
Живущих у глубоководных выходов существ называют хемоавтотрофами. Энергию для своей жизнедеятельности они черпают из резких перепадов температуры в области выходов. Несмотря на меньшую эффективность по сравнению с фотосинтезом, такой процесс вполне может обеспечить развитие организмов на планете без Солнца.
 
Допустив теоретическую возможность существования жизни на планете-сироте, мы можем сделать следующий шаг, выдвинув два интригующих предположения. Во-первых, ближайшим к нам источником внеземной жизни может быть проходящая рядом с Солнечной системой свободнолетящая планета. Во-вторых, выброшенная за пределы звездной системы планета, на которой есть жизнь, может стать средством доставки организмов из одной планетной системы в другую. Таким образом, мы получаем способ распространения жизни по Галактике, который не связан с идеями о независимой эволюции жизни в каждой звездной системе и существовании высокоразвитой цивилизации, способной совершать межзвездные перелеты.
 
Гипотезу о том, что жизнь была занесена на Землю из космического пространства, называют панспермией. В правдоподобность такого сценария зарождения жизни на нашей планете верят немногие, но представление о блуждающих мирах как разносящих жизнь межпланетных космических кораблях придает ей новое звучание.
 
Впрочем, даже если бы сложные формы жизни и могли бы развиться в темных трещинах на океанском дне планеты, летящей в межзвездном пространстве, вряд ли бы они имели хоть что-то общее с теми существами, которые мы наблюдаем вокруг нас. Может быть, в поисках внеземной жизни в более привычной для нас среде обитания стоит обратить внимание на планеты, которые походят на нашу?

Отрывок из книги Элизабеты Таскер "Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли"

«Мы убиваем время, а время убивает нас»

Эмиль Кроткий