Ещё недавно считалось, что если звезда ярка, то её излучение просто «вынесет» газ и пыль протопланетного облака далеко в космос, и планетные системы не сформируются. Потом стало ясно, что планеты могут быть и у сравнительно ярких светил, вот только... может ли на них появится жизнь?
Хотя, как оказалось, планеты могут быть даже у звёзд класса В, то есть, по сути, голубых гигантов, их время жизни измеряется миллионами лет, а не миллиардами, что слишком мало, чтобы всерьёз рассматривать перспективы тамошней жизни. А вот звёзды спектрального класса F с массой в 1,2–1,5 солнечной и щадящей температурой поверхности — иное дело. Они могут существовать от двух до четырёх миллиардов лет — то есть примерно столько, сколько отделяет нас от нашего первопредка-микроорганизма. По идее, этого может быть достаточно для возникновения разумной жизни. А уж после этого в теории возможна и попытка миграции к другим звёздам, благо астрономия быстро подскажет гражданам под светом белой звезды, что жить ей осталось всего ничего.
Но вот не являются ли их планеты принципиально безжизненными?
Наибольшие опасения тут вызывает ультрафиолет: чем выше температура поверхности звезды, тем болше её излучения приходится на эту часть спектра.
Более яркие звёзды класса F имеют более широкую зону обитаемости (выделена зелёным), чем у светил типа Солнца. (Иллюстрация NASA / Kepler Mission / Dana Berry.)
Учёные, ведомые Манфредом Кюнтцем (Manfred Cuntz) из Арлингтонского университета (США), подчёркивают: вопреки устоявшимися взглядам, всё может быть не так страшно. Хотя, предположительно, самые мягкие условия для жизни существуют около красных и оранжевых карликов, где влияние ультрафиолета на жизнь минимально, сам факт присутствия жизни на Земле, где коротких УФ-лучей довольно много, убедительно доказывает, что тепличные условия не являются обязательными.
Ультрафиолет может придать отдельным частям молекулы ДНК (или её аналогов) достаточно энергии, чтобы заставить их образовать «неправильные» связи между теми частями, которые не были для этого предназначены. Естественно, в итоге неизбежны мутации, порча наследственной информации, опасность рака (после появления многоклеточности) и иные беды.
Исследователи попробовали смоделировать масштаб такого ущерба для гипотетической планеты у звезды спектрального типа F, получающей то же общее количество излучения, что и Земля от Солнца. Итог зловещ: в среднем, при прочих равных, белая звезда угрожает повредить тамошним ДНК коротковолновым ультрафиолетом в 2,5–7,1 раза больше, чем солнышко нашей голубой. Колебания соответствуют различным категориям F-звёзд (от F 9 до F 0), однако в любом случае жизни будет несладко. Даже компоненты, нужные для её возникновения (сложные углеводороды), под таким напором могут быстро деградировать, так и не образовав первый живой организм.
Но это ещё не «гамовер». Скажем, у нас есть соседка, Венера. На её поверхности из-за большей близости к звезде должно быть вдвое больше ультрафиолета, чем на какой-нибудь Кубе. Факты, однако, таковы, что там его вообще нет, ни коротковолнового, ни какого-либо другого. Атмосфера второй планеты столь плотна, а облака так неразрывны, что прямые солнечные лучи вообще никогда не достигают поверхности. Причем для этого вовсе не нужно иметь совсем уж венерианскую атмосферу: простое изобилие водяного пара в тропосфере крупной «суперземли» вполне остановит ультрафиолет без катастрофической потери воды планетой.
Идём дальше. По современным представлениям, жизнь на Земле возникла в воде или по крайней мере в прибрежной зоне. Даже небольшой слой этой жидкости эффективно защищает живые организмы от ультрафиолета, включая случай, когда атмосфера сравнительно разреженная и прозрачная, как у нас с вами и у вашей родни. Иные гипотезы и вовсе постулируют, что для возникновения жизни лучше всего подходили чёрные курильщики — геотермальные источники на дне океана, где создаётся особо большое разнообразие сложных химических соединений. Излишне говорить, что туда не то что ультрафиолет, но вообще почти никакое излучение Солнца не попадает, и образованию жизни ничто не угрожает.
Ну хорошо, убедили. Но родиться в толще вод и жить там — это не выход. Сложная жизнь и, с позволения с сказать, разум вроде бы появляются только на суше: даже все эти шибко умные дельфины в конечном счёте произошли от кого-то вроде бегемотов, вернувшихся в море после сотен миллионов лет скитания их предков по суше.
Как замечают авторы работы, моментом истины станет возникновение первых одноклеточных, способных к фотосинтезу. Если это окажется возможным — а в водном океане для этого нет особых препятствий, так как вода неплохо гасит ультрафиолет, — фотосинтетики начнут насыщение атмосферы кислородом. Даже при 10–12% его содержания в атмосфере земной плотности он создаст-таки озоновый слой. Причём интенсивность озонообразования будет прямо пропорциональна потоку УФ. Он будет в 2–8 раз выше? Отлично, кислород станет преобразовываться в озон куда быстрее, чем на Земле.
Кроме того, г-н Кюнтц считает, что дополнительные УФ-лучи не обязательно должны быть одним только злом для тамошней жизни. Наряду с умением повреждать биомолекулы, ультрафиолет в теории может высечь искру для зарождения жизни, став источником энергии для химических реакций в «первичном бульоне» и позволив реакциям в нём идти быстрее, чем у нас.
Даже если уровень ультрафиолета просто слегка повысится в сравнении с земной нормой, по сути, это может стать благом и для относительно сложной жизни уже после её возникновения, подталкивая мутации. Хорошая скорость развития вряд ли будет плохим фактором для жизни на планете, которая всё равно сгорит в адском пламени через несколько миллиардов лет.
В таких местах даже сильный ультрафиолет не должен помешать выживанию фотосинтетических организмов. (Фото Tata Aka.)
Дополнительным бонусом станет то, что благодаря большой светимости звёзд спектрального класса F зона обитаемости вокруг них намного шире, чем у жёлтых карликов а-ля Солнце. Хотя точные границы «зоны обитаемости» остаются на сегодня предметом жёстких дискуссий, в Солнечной системе её ширина определяется максимум в 0,7 а. е. (от 0,8–1,5 до 0,95–1,65 а. е.). Вокруг F-звезды она будет равна 2,0–3,7 а. е., что вдвое шире нашего, и даже у светила спектрального класса F8, имеющего чуть меньшую температуру поверхности, ширина обитаемой зоны, тянущейся от 1,1 до 2,2 а. е., превысит нашу раз в полтора раза.
С другой стороны, статистика экзопланет у звёзд этого типа пока очень мала — как из-за того, что их куда меньше, чем жёлтых (а тем более красных и оранжевых) карликов, так и просто потому, что наши методы поиска планет всё ещё лучше видят тела у самой звезды, а вовсе не на расстоянии в несколько а. е. То есть мы не можем гарантировать, что плотность распределения экзопланет у белых звёзд главной последовательности совпадёт с внутренними районами Солнечной системы, и там в этот сравнительно широкий зазор обитаемой зоны может попасть в среднем меньше планет, чем размещается на паре а. е. в Солнечной системе.
Одно ясно совершенно точно: исключать возможность возникновения и развития сложной жизни у звезды этого спектрального класса нельзя. Посему за такого рода объектами стоит внимательно наблюдать в будущем, тем более что они есть и в непосредственных окрестностях Солнца.
Отчёт об исследовании будет опубликован в издании Journal of Astrobiology в мае 2014 года.
