Оригинал взят у

haritonoff в Планеты в зоне обитания

HD 28185 b (большая на заднем плане) – экзопланета, вращающаяся вокруг звезды HD 28185 в 128,5 световых годах от Солнца. Год планеты – 383 земных дня, масса планеты – 1810 масс Земли (Масса Юпитера всего в 317 раз больше массы Земли) – это газовый супергигант. Планета находится в обитаемой зоне или "зоне Златовласки" – то есть вращается на таком расстоянии от своей звезды, что на ней не слишком холодно и не слишком жарко для существования жидкой воды. Если состав планеты подобен составу Юпитера, то можно ожидать, что в верхних слоях атмосферы планеты условия могут способствовать образованию облаков из водяного пара. Неизвестно, может ли существовать какая-то форма жизни на газовых гигантах, но достаточно крупные их спутники (большой на переднем плане) вполне могут быть обитаемыми – на примере Титана мы знаем, что спутники планет-гигантов могут иметь достаточно плотную атмосферу, чтобы содержать на поверхности воду в жидком виде. Моделирование приливных взаимодействий показывает, что вокруг HD 28185 б вполне могли бы зародиться землеподобные спутники: ее большая масса, более шести масс Юпитера, делает подобный сценарий более вероятным, чем если бы планета была с Юпитер или меньше.

Но вот есть там, рядом с HD 28185 b эти землеподобные спутники, нет там землеподобных спутников – наука пока не в курсе дела. На верхней картинке – просто фантазия художника. Количество обнаруженных экзопланет – планет, обращающихся вокруг других звезд – на сегодняшний день исчисляется тысячами. Из них лишь несколько десятков, возможно, находятся в обитаемой зоне. Из этих нескольких десятков пока лишь семь планет земного типа точно существуют и точно находятся в этой самой обитаемой зоне – то есть их существование подтверждено несколькими методами и независимыми наблюдениями. Они есть:

( Read more... )

Для существования земной жизни Луна не нужна

Иногда можно услышать: обитаемостью Земля обязана своему спутнику, гравитация которого удерживает ось нашего вращения, а та, в свою очередь, отвечает за сезонные колебания температуры. Уберите Селену — и всё пойдёт вразнос, говорят нам. Новое исследование ставит этот тезис под сомнение.

Да-да, мы уже ставили вас в известность о том, что тезис о полезности постоянного наклона земной оси вызывает сомнения! Но первооткрыватель двух спутников Урана Джек Лиссауэр (Jack Lissauer) из Исследовательского центра НАСА в Эймсе (США) пошёл ещё дальше. Вместе с коллегами он задался таким вопросом: насколько именно отсутствие Луны дестабилизировало бы эту самую ось?

Так ли уж нужна мегалуна (вверху) для выживания этой пальмы? (Фото Mike Neal / nealstudios.net.)

«Если бы Земля не имела Луны, наклон её оси вращения — и тем самым климат — варьировался бы гораздо сильнее, чем сейчас, это верно, — признаёт учёный. — Но ничего настолько плохого, что демонстрировали нам предшествующие модели, не случилось бы».

Тезис о важности Луны для стабильности земных условий очень важен. Диаметр нашего спутника равен 0,27 земного — то есть его сравнительные размеры колоссальны. И если бы луны в других системах массово достигали таких размеров (в сравнении со своими планетами, конечно), мы бы уже обнаружили как минимум одну из них в данных телескопа «Кеплер». Но этого не происходит, и современная теория формирования Луны даже объясняет, почему: просто Селена не спутник, а оторванная от некогда существовавшей Землелуны часть, которая возникла как тело лишь в результате столкновения этой самой Землелуны с крупной планетой. Следовательно, такие случаи не слишком часты, и мощный стабилизатор оси вращения у землеподобных планет других систем — тоже.

По предшествующим расчётам, без Луны ось вращения планеты не варьировалась бы в диапазоне 22,0–24,6°, а колебалась бы по-пантагрюэлевски — от 0 до 85°, то есть вплоть до лежания на боку! В последнем случае полярная ночь и полярный день стали бы явью почти для всей планеты, отчего климат вряд ли улучшился бы. При 0° северные регионы были бы малообитаемы, утверждают иные, а экватор — вечно перегрет.

Г-н Лиссауэр и коллеги создали собственную модель колебаний оси, ограничив её работу 4 млрд лет. И — вы будете смеяться — у них получилось, что за всё это время (равное истории Земли на сегодня) наклон земной оси не превысил 40° и не упал ниже 10°.

«Если брать время, необходимое для развития сложной жизни, то за такой период изменения могут быть, скажем, градусов десять в обе стороны», — ошеломляет исследователь. При этом, будь у Земли ретроградное вращение (Солнце вставало бы на западе), которое должно иногда встречаться среди скалистых экзопланет других систем, колебания оси наклона были бы ещё меньше, ведь кручение планеты вокруг своей оси шло бы в направлении, противоположном тому, по которому она путешествует вокруг звезды.

Если бы спутники гигантских планет Солнечной соотносились с планетами-хозяевами, подобно Луне и Земле, вокруг Юпитера было бы полно «суперземель». (Иллюстрация Mary Anne Peters.)

Долговременные колебания климата, связанные с такими процессами, действительно имели бы место, но их никак нельзя обрисовать как катастрофические, утверждает учёный. К этому стоит добавить уже выдвигавшийся тезис о том, что слишком сильный наклон оси («расползание» полярной ночи и дня) одновременно с охлаждающим эффектом из-за роста альбедо (в неосвещённом полушарии за ночь образовывалось бы много льда) увеличивал бы эффективность поглощения планетой солнечного света, что в теории должно давать нагревающий эффект. А это значит, что размах колебаний вряд ли был бы чрезмерным — и в целом ситуация с климатом вовсе не была бы столь драматичной, как считалось. Нет смысла ограничивать подробное изучение землеподобных экзопланет теми, что имеют сравнительно большие спутники, считает учёный: жизнь может обойтись и без них.

Результаты исследования были представлены на съезде Американского геофизического союза в Сан-Франциско.

Подготовлено по материалам Space.Com.

Александр Березин

За пределами Земли: как узнать в лицо разумное существо?

Дельфины

«Возможно, мы смотрим им в лицо и не можем узнать. Проблема в том, что мы ищем кого-то очень похожего на нас, считая, что у них примерно такая же математика и технологии».

Интригующее замечание было сделано лордом Мартином Ризом, ведущим космологом и астрофизиком, который является также президентом британского Королевского общества и астрономом королевы Англии. Риз считает, что существование внеземной жизни может быть за пределами человеческого понимания.

«Подозреваю, что жизнь и разум может быть там, но в формах, которые мы не можем представить себе. Так же, как шимпанзе не могут понять квантовую теорию, могут быть аспекты реальности, которые не под силу нашим мозгам», — отмечает Риз.

У инопланетянина может быть четыре конечности, как у нас, людей. Или может быть семнадцать щупальцев, в зависимости от эволюционных давлений. Мы можем наблюдать, посчитать и описать такие вещи. Но можем ли мы описать, как работает сознание инопланетянина?

Новая работа, опубликованная в Acta Astronautica, предлагает предварительные упражнения по оценке чужого интеллекта за пределами нашей коробки. Упражнение называется COMPLEX (аббревиатура от «сложность маркеров профилирования жизни в экзобиологии»). Проект сравнивает различные нечеловеческие интеллекты — в том числе животных, микробов и машин — друг с другом (а не с людьми) и выявляет несколько категорий в поведении и психическом потенциале.

«Цель COMPLEX — подготовка к оценке других видов, если мы встретим жизнь в космосе», — говорит Дениз Херцинг, автор и биолог из Florida Atlantic University.

Исследование может иметь решающее значение для астробиологии, которая в значительной мере опирается на понимание землянами того, что может быть встречено на других планетах. Из-за кишащей разновидностями биосферы Земли крайне сложно определить, что такое «интеллект». Исторически сложилось так, что мы часто определяем интеллект (разум, сознание — выбирайте нужное) других существ только на основе того, насколько он напоминает наш собственный. Мы собираем звуковые паттерны, которые издают киты, их можно расценивать как язык, хватаемся за рудиментарные зачатки инструментов ворон и любуемся сложным социумом слонов.

Изучение этих нечеловеческих проявлений интеллекта сквозь человеческую призму, тем не менее, может быть необъективным. Кроме того, применительно к жизни за пределами Земли наш уклон в сторону сравнения с человеческим интеллектом вообще может дать осечку.

Бэкграунд Херцинг хорошо подготовил ее к таким астробиологическим выводам. Она является научным руководителем и основателем Dolphin Project Wild, организации, которая изучала дельфинов почти тридцать лет, чтобы узнать все о поведении животных, их социальной структуре и многом другом. Многие ученые считают дельфинов одними из самых умных существ на Земле, возможно, на одном уровне с приматами.

Битва разумов

По большей части, изучение интеллекта дельфинов тесно проходит рядом со стандартными методами, которые мы используем для оценки разумности других видов. Мы сосредотачиваемся на физических особенностях вроде размера мозга относительно массы тела. Также мы привыкли оценивать уровень интеллекта по уровню понимания жестов, решению головоломок и акустическому языку.

«Обычно мы используем два метода оценки интеллекта», — говорит Херцинг. — «Первый — это физическая оценка инфраструктуры организма — большой мозг, сложная нервная система и так далее. Второй — это когнитивная оценка, как правило, требующая экспериментов и тестов, разработанных людьми и основанных на том, что мы считаем «высокими» навыками».

Третий вид измерения интеллекта в своей сложной сигнальной и коммуникативной связи только недавно обрел почву. Благодаря прорыву в распознавании образов с помощью компьютеров и другого программного обеспечения, у нас есть инструменты для сбора и разбора данных, необходимых для оценки этого аспекта. Одним из примеров является составление крупных сегментов вокализации дельфинов и прослушивание их с целью выявления повторяющихся элементов и очевидных синтаксических последовательностей в щелчках, свистах и скрипах.

С помощью этих исследований мы обнаружили глубокие примеры подобных человеческим проявлений интеллекта, которые в некоторой степени сбросили нас с высоких пьедесталов.

«Люди вынуждены отказаться от некой части своей уникальности, поскольку животные начали демонстрировать свои истинные способности», — говорит Херцинг.

Человеческие шоры

Несмотря на эти полезные приобретения, мы все еще в значительной степени судим о животных по себе, так сказать.

«Конечно, каждый вид достаточно разумен для среды, в которой ему приходится выживать», — говорит Херцинг. — «Но другие виды могут обладать интеллектом, основанным на их структуре и физической среде, и при этом соперничать с человеком в сложности, даже не будучи похожими на нас. К примеру, существа без сложных рук, вероятно, не будут создавать вещи так же, как люди».

Бесспорно, наша способность перепрофилировать содержимое физического мира, делать пирамиды из камней и процессоры из кремния, является поразительным явлением, не присущим ни одному другому земному организму. Но чудеса инженерии в термитниках — контроль внутренней температуры, вентиляция, культивация грибных садов — во многом поразительны. Сами по себе термиты особым умом не отличаются, но их «коллективный разум» способен на подвиги.

«Думаю, однажды мы увидим себя в качестве одного из многих видов, которые развили несколько специальностей, вроде вокального языка и манипуляции вещами, вместо того, чтобы видеть себя в качестве единственного разумного вида, который разумен только потому, что обладает языком.

Чтобы уделить должное внимание другим аспектам интеллекта, Херцинг разработала COMPLEX. Небольшое количество ученых, астробиологов и программистов, взвешивают пять возможных сторон интеллекта у нечеловеческих существ.

Эти стороны: «фактор энцефализации» (оценка нейронной сложности), «сигналы связи» (сложность сигнального кода), «индивидуальная сложность» (присутствие личностей, по сути), «социальная сложность» (жизнь в группе и обособленно) и «межвидовое взаимодействие» (характер внешних связей). Каждая из этих категорий разбивается на более детальные атрибуты. Например, на нервную специализацию, природный репертуар, гибкость ролей, союзы/кооперации и кросс-видовый альтруизм соответственно.

«Поскольку большинство критериев оценки человеческого интеллекта включают язык, сознание и вычислительные способности, в этом упражнении использованы другие стороны обработки информации», — написала Херцинг в своей работе.

Эксперты оценивали пять источников возможного интеллекта. Сюда вошли дельфины, осьминоги, пчелы, микробы и машины. Каждый из этих видов по-разному успешно справляется и использует свое окружение в борьбе за выживание (в случае с машинами — функционируют в соответствии с программой). Примеры атрибутов включают сложную коммуникацию у дельфинов, ассоциативное обучение у осьминогов, «танцы» пчел, с помощью которых они указывают сородичам путь к еде, групповое поведение микробов в колониях и вычислительную мощность у машин.

По общей оценке COMPLEX показал, как пять нечеловеческих интеллектов соотносятся друг с другом. Каждый продемонстрировал области высокого и низкого потенциала с некоторыми интересными сходствами и различиями. Как пчелы, так и машины набрали высокий балл по оценкам сигнальной системы и сложных социальных факторов. Дельфины, осьминоги и машины набрали много очков в оценке энцефализации (нейронной сложности). Микробы, которых люди ошибочно считают асоциальными, набрали высокий балл в оценке межвидовых взаимодействий.

Результаты свидетельствуют о том, что зачастую мы не можем определить неуловимое присутствие интеллекта, поскольку смотрим на себя.

«COMPLEX — это начальное упражнение, которое указывает путь к определению и сравнению типов интеллекта без равнения на сугубо человеческие характеристики», — говорит Херцинг.

Естественным продолжением этих предварительных выводов будет создание дополнительных критериев и подключение других разумных существ.

«Было бы замечательно иметь сотни видов измеренных экспертами видов для сравнения», — говорит Херцинг. — «Пять примеров было выбрано из великого множества».

Будущие версии COMPLEX можно также направить на разбор простого изображения типа существ со слишком широким охватов. К примеру, «микробы» — это общий термин для планктона, грибов, бактерий, архей и дальше, охватывающий площадь поведения и деятельности. Но не все микробы оценивают такой подход.

Проблемой для COMPLEX, а также других попыток оценки интеллекта у других, могут стать наши собственные внутренние предубеждения. Как мы можем судить не по человеческим меркам, глядя человеческими глазами и думая человеческой головой?

«Одним из интересных выводов в этой работе было то, как трудно экспертам сравнивать мозги млекопитающих и органы насекомых», — говорит Херцинг. — «Можете ли вы сравнить функции этих структур и их вклад в разумность, оставив за бортом человеческую предвзятость?».

Пример машин в этом плане прекрасен — в конце концов, они построены нами и для нас.

«Поскольку компьютеры и машинный интеллект сделаны людьми, как можно оценивать их способности?», — задает вопрос Херцинг.

И последний вопрос в подходе COMPLEX — необходимость новых экспертов, компетентных изучать виды. Хорошо изученный нечеловеческий интеллект на Земле может открыть новые концептуальные окна. Но это также не обеспечит стопроцентное определение внеземного вида разумного существа, особенно если этот самый вид будет проходить сквозь призму объектива зонда или спутника.

«Нам нужны данные, чтобы сделать выводы», — подчеркивает Херцинг. — «На других планетах быстро это сделать будет весьма трудно, но в конечном счете мы можем приспособить наши компьютеры для быстрого определения образцов, если понадобится».

Каждая капля прозрения окажется полезной в нашей подготовке — и для нашего желания — к встрече с инопланетным интеллектом, подобным нашему или отличным от него. В конце концов, мы даже не можем определить интеллект у себя под носом.

«Нам еще предстоит проделать хорошую работу по определению другой разумной жизни среди человеческих и нечеловеческих культур на нашей собственной планете», — говорит Херцинг. — «Если мы поставим перед собой вопрос выхода из зоны комфорта, я думаю, в один прекрасный день нам представится блестящая возможность заглянуть за угол».

Оригинал взят у

kodusass в Расчетное количество экзопланет.

Посмотрим на компьютерное моделирование Млечного пути

Концентрические окружности вокруг Солнца расположены с шагом 5 000 св лет. В списке многопланетных систем самая далекая 6910 св.лет от Земли. Пока это и есьт граница частично исследованной сферы вокруг Земли, как видно не слишком богатой на звезды.
В верхней части изображения область 40 градусов влево от нуля и 30 вправо с Земли не видна, она за центральной частью Галактики. Какая там плотность звезд и каких нет смысла и гадать, непроверяемо.

Порядка десяти лет назад учеными была предложена идея, согласно которой в галактике существуют отдельные зоны, частично благоприятные для жизни; то есть планеты с большей вероятностью способны поддерживать жизнь, если они вращаются вокруг звезд, расположенных в конкретных частях галактики. Согласно этому представлению, обитаемые планеты не могут сформироваться как очень близко к центру галактики, так и очень далеко от него.
Классической является идея о том, что «галактическая зона обитаемости» представляет собой тор вокруг центра галактики толщиной в несколько световых лет, внешний диаметр которого составляет около 30 тысяч световых лет.

Теперь данная идея подвергнута сомнению. Канадский астробиолог Майкл Гованлок вместе с двумя соотечественниками представили новый вариант карты «галактической зоны обитаемости», которая является гораздо более сложной, чем классический тор. Результаты их работы опубликованы в журнале Astrobiology, с препринтом статьи можно ознакомиться на сайте arXiv.org. Источник

http://img.gazeta.ru/files3/49/3693049/mlechnyi_put-pic4-700x.jpg

Вопрос, который поставили перед собой Майкл Гованлок и его коллеги, звучал следующим образом: как уравновешены между собой такие процессы, как темп формирования планет, темп взрыва сверхновых и время, которое занимает комплексная эволюция жизни?

( Read more... )

Молекулы пребиотиков могут формироваться в атмосферах экзопланет

Новое исследование предполагает, что пребиотические молекулы могут образовываться в атмосферах планет: платформой для их формирования служит атмосферная пыль, а различные реакции, происходящие в окружающей плазме, дают достаточное количество энергии для зарождения жизни.

“Если формирование жизни – это паззл, то молекулы пребиотиков можно считать отдельными его кусочками. Соединяя эти части паззла, можно создавать более сложные биологические структуры, и получить более ясную и узнаваемую картину. А когда все части стоят на своем месте, в результате получается целостная картина жизни”, - говорит профессор Крейг Старк (Craig Stark).

В настоящее время принято считать, что пребиотические молекулы формируются на крохотных частицах пыли в межзвездном пространстве. Несмотря на то, что кажется, это противоречит главному общепринятому утверждению, - о том, что жизнь в космосе невозможна, - ученые считают, что на частицах пыли окружение вполне благоприятно для зарождения жизни, так как они защищают молекулы от вредного космического излучения.

“Молекулы образуются на поверхности пыли благодаря адсорбции атомов и молекул из окружающего газа”, - говорит Старк. “Если доступны ингредиенты, подходящие для создания определенной молекулы, и условия благоприятны, - все получается”.

Под «условиями» Старк намекает на второй необходимый ингредиент: энергию. Простые молекулы, которые населяют галактику, относительно стабильны; без достаточного количества энергии они не станут формировать новые связи.

Поэтому Старк и его коллеги обратились к атмосферам экзопланет, где пыль погружена в плазму, полную положительно заряженных ионов и отрицательных электронов. Здесь электростатические взаимодействия частиц пыли с плазмой могут давать достаточное количество энергии, необходимой для формирования пребиотических компонентов.

В плазме частица пыли быстро поглотит свободные электроны и станет негативно заряженной. Это происходит потому, что электроны легче, и, следовательно, быстрее позитивных ионов. Когда частица пыли негативно заряжена, она привлечет к себе поток позитивных ионов, которые будут ускоряться на пути к частице пыли, следовательно, столкновение будет происходить с большей силой, чем это случилось бы в нейтральном окружении. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы создали модель атмосферы, которая позволила им изучить различные процессы, которые могут превращать ионизированный газ в плазму, так же, как определить, может ли плазма спровоцировать достаточно энергетическую реакцию.

“Для доказательства мы наблюдали за последовательными химическими реакциями, которые привели к формированию простейшей аминокислоты – глицина”, - говорит Старк. Аминокислоты – великолепный пример пребиотических молекул, так как они необходимы для формирования белков, пептидов и энзимов.

Их модели показали, что “ионы плазмы действительно могут разгоняться и вырабатывать достаточно энергии для образования формальдегида, аммиака, цианводорода и, наконец, аминокислоты глицина. Это было бы невозможно, если бы отсутствовала плазма, - говорит Старк.

Авторы продемонстрировали, что при достаточно скромном температурном режиме в плазме вырабатывается достаточное количество энергии для формирования глицина.Более высокие температуры так же могут провоцировать более сложные реакции, и, таким образом, в результате будут вырабатываться более сложные пребиотические молекулы.

Эта работа будет опубликована в журнале Astrobiology.

Оригинал взят у

postnauka в I Want to Believe или поиски внеземных цивилизаций

лекции

I Want to Believe или поиски внеземных цивилизаций

Астроном Владимир Сурдин о признаках жизни на Марсе, проекте OZMA и формуле Дрейка

астрономия

астрофизика

астрохимия

Вселенная

галактика

планета

Солнечная система

экзопланета

Реликтовое излучение могло сделать обитаемой любую планету ранней Вселенной

Первые планеты, пригодные для жизни, могли возникнуть всего через 15 млн лет после Большого взрыва. Причём в массовом порядке, и климат на них мог быть значительно стабильнее земного.

Абрахам Лёб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (США) однажды задумался: а когда вообще могла возникнуть жизнь во Вселенной? И каковы были условия для её существования, так сказать, в первую эпоху?

И вот что он надумал. В стандартной ΛCDM-космологии первые звездообразующие гало внутри нашего объёма Хаббла могли начать формироваться лишь через 15 млн лет после Большого взрыва. В ту пору средняя плотность материи в миллион раз превосходила сегодняшнюю, а температура реликтового изучения была равна 273–300 K (0–30 °C). Как справедливо замечает учёный, это значит, что при наличии в тот период каких бы то ни было твёрдых планет жидкая вода на их поверхности могла существовать вне зависимости от степени их удаления от своего солнца.

Планетные системы с жидкой водой всего через 15 млн лет после Большого взрыва? Да, не каждый день теоретики высказывают столь девиантные гипотезы. (Иллюстрация University of Hertfordshire.)

Транслируя его тезисы в более современные примеры, сообщим следующее: с такой температурой реликтового излучения в нынешних условиях океаны плескались бы и на спутнике Урана Тритоне, и даже на карликовых планетах вроде Плутона и более далёких от Солнца. Да хоть в облаке Оорта, если там есть тела с гравитацией, которой хватит для удержания гидросферы!

Иными словами, для красных смещений в диапазоне 100 < (1 + z) < 110 при наличии планет с водой условия для возникновения жизни были несравнимо лучше, чем сегодня в любой планетной системе.

Но чтобы образовались твёрдые планеты с водой, нужно иметь некоторое количество тяжёлых элементов, коих в первые 15 млн лет жизни Вселенной просто не было. Откуда взялась вода для того же кислорода?

Г-н Лёб и сам задаётся этим вопросом. Но отвечает на него очень необычно. Исходя из того, что первоначальные параметры материи Вселенной и её распределение в пространстве были идеально гауссовыми, он показывает, что первые звёзды могли породить первые планеты в районе красного смещения z = 78, а никак не 100 и тем более не 110, то есть много позже 15 млн лет от начала времён.

Но есть деталь: по сути, первичные гало, в которых образовывались первые звёзды, должны быть распределены чертовски негауссово, совсем неравномерно, и любые отклонения от равномерной плотности (а исследователь оценивает их до 8,5σ) на момент возникновения таких гало должны были резко увеличить вероятность формирования планет в той весьма ранней Вселенной. Насколько резко?

Увы, точные временные границы образования первых твёрдых планет из современных данных не вытекают. Тем не менее в теории уже для красных смещений (1 + z) = 100 – 110, относящихся к первому–второму десятку миллионов лет после Большого взрыва, они могли привести к формированию как массивных звёзд, так и планет, содержащих наработанные ими тяжёлые элементы и даже обладающих запасами воды. С учётом нагрева реликтовым излучением, уверен автор, вода должна была быть жидкой.

Сразу подчеркнём: эти выводы предельно далеко отстоят от принятых сегодня взглядов, согласно которым 15 млн лет после «возникновения» Вселенной был, извините, «бардак», и до жизни тогда было так же далеко, как КНДР до колонизации Альфы Центавра. Несомненно, каждый вывод, сделанный известным астрофизиком, вызовет шквал критики, и мы вряд ли найдём желающих согласиться с ним вполне. И всё-таки обратить внимание на его тезисы стоит. Уже с десяток лет на наших глазах происходит постоянное «отталкивание» хронологической границы возникновения первых галактик всё дальше и дальше вглубь вселенской истории. В итоге самые древние из известных объектов такого рода уже моложе конца эпохи реионизации! Более того, даже самые ранние из известных галактик так богаты тяжёлыми элементами, что, несомненно, им предшествовало не одно поколение звёзд и их химическая эволюция уже через 700 млн лет после Большого взрыва была очень долгой и сложной. Таким образом, полностью исключить вариант г-на Лёба как неправдоподобный пока не получится.

Хорошо, предположим, экстраординарные суждения о пригодных для жизни планетных системах через 15 млн лет не только плод буйной фантазии блестящего теоретика. Но что из этого следует?

Абрахам Лёб — интересный человек. Для него из этого следует только одно: «Возможность того, что химия жизни возникла в нашей Вселенной всего лишь через 15 млн лет после Большого взрыва, служит доводом против объяснения значения космологической постоянной с помощью антропного принципа».

Коротко о постоянной и принципе: физики не знают, почему значение космологической постоянной столь мало, но при этом не равно нулю. Однако хорошо понимают, что, окажись оно другим, нас — живых существ — не было бы вовсе.

Поэтому в 1980-х было предложено так называемое антропное объяснение малого значения космологической постоянной. В несколько огрублённой форме это вот что: мы видим её такой, потому что если бы она была иной, то видеть её было бы некому. Не всех это устраивает. Можно ведь сказать, что вы видите себя в зеркале потому, что если бы вас не было, то вы не могли бы себя в нём видеть. Но что это даёт? Так ведь что угодно можно «объяснить», по сути ничего особенно не объясняя... Среди таких нелюбителей антропного принципа и г-н Лёб, а отсюда и его космопалеонтологические поиски жизни в периоде, отстоящем от нас на 13,7 млрд лет.

HIP 11952, самый древний из подтверждённых носителей планетарной системы, имеет возраст около 13 млрд лет и находится всего в 375 световых годах от нас. Если г-н Лёеб прав, то почему жизнь из таких систем ещё не заселила всю Вселенную? (Иллюстрация Timotheos Samartzidis.)

На самом деле одним ударом по изначально не вполне убедительному антропному принципу дело не ограничивается. Вывод Абрахама Лёба в случае его соответствия реальности означает, что развитие жизни могло начаться не просто рано, а рано необычайно, и в совсем иных условиях. Следовательно, углубляются и парадокс Ферми, и загадка «великого фильтра» — процесса, то ли существующего, то ли нет, который ведёт к гибели разумных цивилизаций.

Дело в том, что если жизнь могла возникать буквально на каждой планете ранней Вселенной, то первые планетарные системы должны быть наполнены ею «до упора» — ибо по меньшей мере часть подобных планет сохранила потенциальную жизнепригодность на очень долгое время. А с учётом последних данных, касающихся возможности переноса живых организмов и их спор метеоритно-астероидным путём, даже после падения температуры реликтового излучения соответствующие первоорганизмы могли колонизировать другие планетные тела ещё до гибели своих первичных биосфер, благо расстояния между планетарными системами в ту пору были в огромное количество раз меньше, чем сегодня. Следовательно, вероятность возникновения жизни и на планетах в зоне обитаемости вокруг стабильных звёзд (вроде HIP 11952) должна быть намного выше, чем сегодня.

Отчёт об исследовании будет опубликован в журнале Astrobiology, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Александр Березин

В 2015 году Луне прорастут первые семена

Миссия LPX впервые доставит на Луну живые растения, чтобы проверить, можно ли выращивать зелень в условиях лунной радиации.

Ученые до сих пор не могут точно ответить на вопрос: могут ли люди жить и работать на Луне? Имеется ввиду не просто проводить на спутнике Земли исследования в течение нескольких дней, а жить на нем в десятилетиями. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать, как воздействует космическое излучение, наблюдаемое на поверхности Луны, не только на людей, но и на растения, которые хотя бы частично должны обеспечить лунных колонистов пищей и кислородом.

НАСА планирует запустить на Луну беспилотный спускаемый аппарат со специальным герметичным контейнером-оранжереей с семенами растений. План НАСА подразумевает использование очень простого аппарата, который сможет обеспечить жизнедеятельность растений в течение 5-10 дней во время лунного дня. Контейнер для растений будет небольшим (всего 1 кг полезной нагрузки) и будет прикреплен к спускаемому аппарату Moon Express. Этот аппарат отправится на Луну в 2015 году в рамках конкурса Google Lunar X-prize.

Первый эксперимент, обозначенный индексом LPX-0, будет заключаться в проращивании семян внутри небольшого герметичного контейнера в течение 5-10 дней

После посадки на Луну, автоматика польет водой 100 семян арабидопсиса и по 10 семян базилика и репы. Процесс прорастания и развития растений будет непрерывно контролироваться, а результаты наблюдений передаваться на Землю по радио. Это будет первый подобный биологический эксперимент на поверхности другого небесного тела. Миссия LPX станет важным первым шагом в использовании растений для жизнеобеспечения человека за пределами нашей планеты. Последующие эксперименты этой серии будут более масштабные и продолжительные. В частности растения будут проращивать лунной ночью, также используют семена различных растений и продлят время эксперимента до 60 и 180 дней.

Результаты эксперимента LPX дадут важную информацию о возможности роста растений в условиях повышенного радиационного фона на поверхности Луны, а также под воздействием космического излучения. От того, насколько растения подвержены воздействию данных факторов, во многом зависит будущее внеземных колоний.
_______________________________________________________________________________________________

АРАБИДОПСИС - РЕКОРДСМЕН МИРА РАСТЕНИЙ

В 1982 году мир облетела сенсационная новость.
И ее “героем” было маленькое растение резушка, или по-латыни арабидопсис.

На борту русской космической станции "Салют-7" расцвел арабидопсис.
(Arabidopsis Thaliana - вид семейства Brassicaceae, родственник горчицы и капусты. Однако, в отличие от них является сорным растением. Благодаря своим особенностям является удобным объектом исследований)
Именно тогда Светлана Савицкая привезла с орбиты 220 семян этого замечательного растения. Через 10 лет было получено потомство растений от космических семян.
Этот эксперимент вошел в Книгу рекордов Гиннесса.
Вырастив на Земле три поколения от семян этого растения, мы получили удивительный результат: растения “запомнили” условия, в которых выращивались их предки.
На первых стадиях роста на Земле растения были дезориентированы, потом приходили в норму.
Но рентгенографический анализ показал, что структура семян значительно отличалась от контрольных образцов.
Это действительно важный результат, который будет использоваться при проектировании систем жизнеобеспечения в длительных космических полетах.

В Австралии обнаружена экосистема, возраст которой составляет 3,5 миллиарда лет

Камень, на поверхности которого видны разломы. Его возраст - 3,48 млрд. лет (формация «Дрессер», Пилбара, Западная Австралия).

Реконструкция формирования жизни в момент её зарождения на Земле — это сложная задача. Самые древние осадочные породы камней на планете не только редко встречаются, но и подвергаются постепенным изменениям в результате гидротермальной и тектонической активности. Учёным удалось найти в Австралии хорошо сохранившиеся остатки сложной экосистемы, находящейся в разрезе осадочной толщи, возраст которой составляет приблизительно 3,5 млрд. лет.

Район Пилбара — область в Западной Австралии, являющаяся одним из самых известных геологических регионов, которые позволяют изучать ранние этапы эволюции жизни. Учёные детально описали характерные отложения, созданные древними фотосинтезирующими бактериями, именуемые строматолитами, и микроокаменелости бактерий. Такое явление, как микробно-индуцированные осадочные структуры (от англ. аббр. MISS — microbially induced sedimentary structures), ранее в этом регионе не обнаруживалось. Данные структуры формируются из матов микробного материала, которые очень похожи на те, что сегодня можно увидеть в стоячей воде.

Группа учёных, в которую вошли профессор Нора Ноффке (Nora Noffke), Роберт Хейзен (Robert Hazen), Дэниел Кристиан (Daniel Christian) — сотрудники университета «Олд Доминион» и Дэвид Вэйси (David Wacey, работник университета Западной Австралии), описала различные микробно-индуцированные осадочные структуры, сохранившиеся в регионе формации «Дрессер». Результаты химического анализа указывают на биологическую природу материала.

«Дрессеровские» микробно-индуцированные окаменелые осадочные структуры по форме и составу напоминают микробно-индуцированные осадочные структуры, обнаруживаемые в нескольких более молодых образцах камня, таких например как обнаруженные профессором Ноффке и её коллегами в Южной Африке, возраст которых составляет 2,9 млрд. лет.

«Проведённое исследование расширяет геологический профиль микробно-индуцированных осадочных структур на 300 млн. лет. Сложные мат-формирующие микробные сообщества, вероятно, существовали почти 3,5 млрд. лет назад» — говорит профессор Ноффке.

Учёные предполагают, что рассматриваемые осадочные структуры появились в результате взаимодействия бактериальных плёнок и прибрежных морских отложений, располагающихся в рассматриваемом регионе.

«Данные структуры отчётливо указывают на то, какими были древние условия, и что были способны сделать бактерии, образующие биоплёнки» — говорит профессор Ноффке.

Микробно-индуцированные осадочные структуры входят в число объектов, которые планируется исследовать с помощью марсоходов в рамках изучения поверхности Марса. Таким образом, результаты работы учёных могут иметь значение для исследования нашей солнечной системы.

Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти в журнале Astrobiology.

sci-lib.com sciencedaily.com

Избыток воды может угрожать жизни на землеподобных экзопланетах

Если океан становится слишком глубоким, на его дне образуется экзотическая форма льда, блокирующая углеродный цикл, который стабилизирует климат.

Ян Алиберт (Yann Alibert) из Бернского университета (Швейцария) попытался ограничить количество экзопланет, на которых можно подозревать наличие жизни, используя один из наиболее просто выявляемых параметров — их радиус.

Хотя ожидается, что телескопы, запланированные к запуску до конца десятилетия, смогут проверить на жизнепригодность (или даже прямые следы жизни) как минимум близкие к нашей системе экзопланеты, список потенциально обитаемых тел хотелось бы уточнить уже сейчас. Как справедливо замечает исследователь, узнать, какая именно планета будет обитаема, заранее нельзя. Но, предполагает он, можно попробовать точно вычислить те, что необитаемы на сто процентов.

В этом смысле ключевыми параметром он считает атмосферное давление на поверхности планеты и в ещё большей степени — давление на дне её океанов. Почему именно их?

Даже Глизе 581 g, лежащая посередине зоны обитаемости и имеющая (в случае скалистого состава) радиус в 1,3–1,5 земного, по расчётам Яна Алиберта, может иметь на дне своих океанов сплошной слой экзотического льда, блокирующего углеродный цикл. И жизнь? (Иллюстрация Wikimedia Commons.)

Углеродная жизнь нашего типа, по Яну Алиберту, требует наличия на планете а) жидкой воды на поверхности, б) углеродного цикла. С жидкой водой всё понятно, как очевидно и то, что более массивные планеты смогут удержать воды больше, чем Земля, и часто будут покрыты сплошным океаном. А вот с углеродным циклом нужны некоторые пояснения. На Земле силикатные горные породы подвергаются выветриванию (на суше), после этого они связывают углекислый газ из атмосферы и тот, что растворён в океанской воде, где его намного больше. В итоге образуются карбонаты, опускаются на морское дно, а затем — ещё глубже, к мантии, где при нагреве содержащие этот газ вещества высвобождают его, и он с вулканической активностью вновь возвращается в атмосферу.

Считается, что цикл очень важен для стабилизации климата. К примеру, рост температуры на поверхности вызовет усиление процессов выветривания, да и количество углекислоты, растворённой в океанской воде, неизбежно вырастет. В итоге процесс её связывания в карбонаты так усилится, что концентрация основного парникового газа в атмосфере упадёт. А за ней последует и температура. Напротив, длительное оледенение почти полностью прекратит выветривание силикатов и, само собой, снизит содержание углекислого газа, растворённого в морской воде. В итоге углекислый газ в атмосфере сможет только накапливаться, а деться ему будет некуда, что рано или поздно приведёт к размораживанию планеты.

Как подчёркивает учёный, на планете-океане вся эта схема может пойти прахом. Глубокий океан сформирует на дне слой экзотического льда VII, который сыграет роль «глобального оледенителя» и не даст карбонатам опускаться в мантию. Рано или поздно углерод оттуда перестанет поступать с вулканической активностью, и углеродному циклу со всей его стабилизирующий климат ролью наступит конец. Для достижения таких условий давление там, согласно автору, должно быть около 2,4 ГПа.

Что получилось? По мнению исследователя, планеты с массой от двух до 12 земных в зависимости от конкретного состава могут колебаться по размерам от 1,8 (для двух масс нашей планеты) до 2,3 радиуса Земли (для 12 земных масс). Если же размер планеты превысит указанные значения, при всех исследованных вариантах её состава, давление на дне океанов будет слишком большим для поддержания углеродного цикла: всё заблокирует вечная толща льда. Причём эта оценка радиуса дана с определённым запасом: фактически большинство планет могут стать необитаемыми уже при радиусе примерно на 0,5 R_E меньше, чем вышеуказанные, считает г-н Алиберт.

Стоит заметить, что, по некоторым оценкам, большинство «суперземель», открытых тем же «Кеплером», при их предлагаемой массе слишком крупны, чтобы уложиться в этот ограничитель. На первый взгляд, это создаёт некоторую озабоченность судьбой большинства потенциальных прибежищ внеземной жизни. Однако автор считает, что в теории столь большой радиус не говорит о непригодности экзопланеты для жизни в будущем. По его словам, если углеродный цикл будет блокирован, на планете может начаться процесс, сходный с тем, что имел место на Земле во время глобальных оледенений, то есть накопление углекислого газа в атмосфере без его эвакуации в мантию. Когда вулканическая активность выбросит в атмосферу достаточно большое количество диоксида углерода, начнётся безудержный парниковый эффект, по итогам которого температура поднимется до точки начала потери гидросферы. Вода просто будет интенсивно испаряться в космос, и лишь после того, как будет потеряно достаточное её количество, давление на дне океанов упадёт до значения, при котором лёд VII исчезнет и углеродный цикл опять сможет нормализоваться.

Упрощённая схема ситуации на планете впятеро тяжелее Земли, имеющей 0,5 земной массы воды. Синим выделены моменты фазового перехода для экзотических форм льда, формирующегося в таких условиях и способного сделать планету необитаемой. (Иллюстрация Yann Alibert.)

Из этого сдержанного, но оптимистичного вывода сам собой образуется вопрос: как мы отличим планету с большим радиусом, которая уже избавилась от лишней гидросферы и запустила углеродный цикл, от той, где такого цикла ещё нет, поскольку океаны не испарились до нужной степени? Увы, на этот вопрос исследователь ответа не даёт.

Неясно и то, насколько может варьироваться доля воды в составе планеты даже формально небольшого радиуса: может ли случиться так, что слишком глубокий океан и (или) слишком плотная атмосферы образуются на поверхности планет меньше Земли (вспомним хотя бы Венеру и гипотетический подлёдный океан Европы)? Наконец, как отмечает и сам Ян Алиберт, при наличии на планете больших количеств веществ вроде аммиака и углекислого газа точка кристаллизации для экзотических форм льда может заметно отличаться от характерных для чистой воды, что также способно сдвинуть радиус потенциально обитаемых «суперземель» в сторону увеличения. Для того чтобы понять, насколько именно, учёный считает необходимым проведение дополнительных исследований.

Отчёт об исследовании принят к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Александр Березин

Космические лучи сокращают шансы на существование жизни на планете

Загадочные космические лучи бомбардируют Землю из космоса. Ученые предположили, что эти энергетические частицы могут ограничивать шансы других планет на существование жизни на них.

С момента открытия существования космических лучей они озадачивают ученых. Эти заряженные субатомные частицы движутся в космосе со скоростью, близкой к скорости света, некоторые космические лучи с энергиями ниже 100 ТэВ могут быть зарегистрированы непосредственно в экспериментах на спутниках и воздушных шарах.. В основном они представлены протонами, электронами, ядрами химических элементов, а также фотонами и нейтрино. Кроме того, сегодня нельзя исключать возможности существования частиц тяжелой или сверхтяжелой темной материи. Такие частицы разрешили бы ряд противоречий в астрономических и космологических наблюдениях.

Когда космические лучи сталкиваются с атмосферой Земли, они генерируют поток других частиц, в том числе мюонов, которые являются намного более тяжелыми «родственниками» электронов. Некоторые из этих частиц достигают земной поверхности, неся с собой потенциальную опасность – мюоны могут проникать на десятки метров вглубь поверхности Земли.

Ученые исследовали, каким образом космические лучи могут влиять на пригодность для жизни инопланетных миров. Эта возможность была им предоставлена благодаря тому, что за два последних десятилетия при помощи наземных и космических телескопов удалось обнаружить сотни экзопланет. Особый интерес для ученых представляют планеты, которые находятся в так называемой зоне Златовласки, и получают достаточно тепла, чтобы вода на их поверхности могла быть в жидком, а не замороженном состоянии.

Ученые пришли к выводу, что уровень радиации, который получает планета, помогает контролировать ее пригодность для жизни. Хотя количество космических лучей, которые получает планета, намного меньше количества излучения, которое планета получает от своей звезды, средняя энергия космических лучей намного выше, чем энергия фотонов и протонов звезды.

"Если доза облучения слишком высока, тогда жизнь в той форме, как она известна нам, не может существовать", - говорит автор исследования Димитра Атри (Dimitra Atri), ученый-физик в Институте Науки Blue Marble Space.

Ученые решили сконцентрироваться на двух факторах, которые могут влиять на дозу космического облучения, которое получает планета – сила ее магнитного поля и толщина атмосферы.

"Я начал обдумывать эту проблему, когда сравнивал Землю и Марс, которые являются соседями в космосе; при этом мы имеем процветающую биосферу здесь, на Земле, а на Марсе, можно с уверенностью сказать, процветающей биосферы точно нет. Почему так? Главный фактор: на Марсе высокий уровень радиации – его атмосфера ничтожна, очень, очень мала в сравнении с земной, и планета не имеет собственного магнитного поля. Следовательно, у нее нет никакой защиты от космических лучей, которые есть во всей галактике. Мне стало интересно, каков же может быть промежуточный сценарий – если взять эти два примера как противоположности", - сказал Атри.

Исследователи создали модели планет, начиная с тех, которые не имеют магнитного поля, и заканчивая планеты с магнитным полем, таким же сильным, как у Земли, и атмосферой, с максимальной толщиной такой же, как толщина нашей атмосферы, и минимальной – равной одной десятой атмосферы нашей планеты.

"Мы знаем, что магнитное поле вокруг Земли защищает нас от этих космических лучей, и думали, что магнитные поля – главный фактор, который контролирует уровень радиации, которую получает поверхность", - продолжает Атри.

Неожиданно, "обнаружилось, что гораздо более важным фактором, определяющим уровень облучения планеты, является толщина атмосферного слоя. Если взять Землю и полностью убрать ее магнитное поле, доза облучения возрастет в два раза – довольно сильно, однако на нас это отразится очень мало или не отразится вообще. Однако, если оставить магнитное поле и уменьшить толщину атмосферы до одной десятой, - доза радиации возрастет на два порядка величин".

Планеты, которые вращаются по орбите вокруг красных карликовых звезд, считаются главными претендентами на «обитаемость», так как эти относительно тусклые звезды составляют 80% от общего числа звезд во Вселенной. Теоретические подсчеты указывают на то, что планеты «красных карликов», находящиеся в зоне, пригодной для жизни, скорее всего, имеют более слабое магнитное поле, особенно в случаях так-называемых супер-Земель, - больших скалистых планет, масса которых до 10 раз больше земной. Астробиологи считали, что эти слабые магнитные поля снижают шансы на то, что планета может быть пригодна для жизни, однако эти новые открытия позволяют предположить, что слабое магнитное поле – проблема вовсе не такого масштаба, как привыкли считать.

Будущие исследования помогут определить, влияние возрастающего излучения на эволюцию жизни. Большая часть исследований, связанных с радиацией, состоит в том, что живые организмы подвергаются очень высоким дозам облучения, чтобы определить, выживут они или нет. Но я думаю, что систематическое изучение влияния на микроорганизмы постепенно возрастающей радиации, возможно, покажет нам их эволюцию в окружении, подверженном сильному влиянию космических лучей", - сказал он.

Работа Атри и его коллег – Б Харихарана (B. Hariharan) и Жана-Матиаса Грассмейера (Jean-Mathias Griessmeier) опубликована в октябрьском выпуске журнала Astrobiology

donmigel_62

Планеты в зоне обитания