Земля как причуда астрофизики

Солнечная система может оказаться уникальным объектом во Вселенной.

Первые люди, слетавшие в космос, были поражены тем, каким невероятным чудом из чудес представляется Земля с орбиты. Это, конечно, эмоции, но оказалось, что даже с точки зрения астрофизики наша планета видится если не уникальным явлением, то по меньшей мере весьма редким. Удачное расположение в Солнечной системе позволило за несколько миллиардов лет появиться на планете полноценной биосфере. Подтверждение гипотезы необычности околосолнечных планет попытались найти Эдвард Томмз из канадского университета Гюлф (Guelph) в провинции Онтарио и Соко Мацумура и Фредерик Рэзио из Северо-Западного университета в американском Иллинойсе.

Эти специалисты занимались компьютерным моделированием генезиса планет в первые миллионы лет жизни звездной системы. Это дело довольно распространенное, но весьма непростое -- необходимо учесть множество факторов. Для моделирования требуются мощные машины, рассчитывающие движение облаков газа, и много времени. Томмз и его коллеги рискнули упростить себе задачу, разбив систему на части: диск газа и пыли вокруг молодой звезды был для удобства модели разделен на отдельные кольца, каждое из которых обсчитывалось по отдельности. При этом использовались данные о более чем трех сотнях известных ученым экзопланетах (планетах, обращающихся вокруг далеких звезд) и около сотни параметров (количество газа, его плотность, "вязкость" и т.п.).

Удалось просчитать период около 10 млн лет. Если приравнивать жизнь звезды к жизни человека, то это, пожалуй, первые секунды после рождения младенца. Однако если ребенок за это время успевает разве что заорать, в околозвездном диске может родиться, развиться и погибнуть целая планетная система.

В модель закладывались самые различные комбинации параметров, но в подавляющем большинстве случаев то, что ученые получали на выходе, никак не напоминало Солнечную систему. Оказалось, что Вселенной крайне трудно создать что-то, хотя бы отдаленно напоминающее окрестности нашей Земли, где на внутренних орбитах находятся небольшие твердые планеты, потом идут газовые гиганты и, наконец, замерзшие небесные тела разного размера по краям. Стандартная схема совсем иная: либо "горячие юпитеры", либо много маленьких планеток.

"Горячие юпитеры" - это обиходное название огромных экзопланет, которые, как Сатурн или Юпитер, состоят из газа, но располагаются очень близко к родному светилу. По данным модели Томмза--Мацумуры--Рэзио, если при рождении звезды в системе остается достаточно много лишнего стройматериала, то в ней образуется несколько таких планет, которые потом начинают постепенно приближаться к своему солнцу. Все это сопровождается жесткой "борьбой за газ": тяжелые "горячие юпитеры" стараются притянуть к себе как можно больше болтающихся в пространстве молекул. Кроме того, силы взаимного притяжения между гигантами искривляют их орбиты. Часть "юпитеров" так может сблизиться со звездой, что в конце концов будет поглощена ею или выброшена за пределы планетной системы гравитацией звезды.

Уцелевшие планеты начнут двигаться по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, то сближаясь со звездой, то уходя далеко от нее, что совсем не похоже на нашу планетную систему, где крупные небесные тела ходят вокруг Солнца почти по круговым орбитам. Даже если вдруг у звезды и образовалась бы маленькая плотная планета, то, несомненно, у нее не было бы ни одного шанса уцелеть на близкой к звезде орбите - планету рано или поздно поглотит такой "горячий юпитер".

Еще один вариант - это звезда с небольшим количеством газа. В этом случае модель предсказала формирование нескольких небольших планет земного типа. На периферии системы может образоваться местный аналог Нептуна - замерзшая газовая планета. И все -- никаких газовых гигантов. Такая схема, возможно, перспективнее для поисков инопланетной жизни, но тоже совсем не похожа на Солнечную систему.

Для одновременного рождения Земли, Венеры, Юпитера, Урана и т.д. должно сойтись много различных факторов. По словам Эдварда Томмза, есть весьма узкий промежуток параметров, когда после рождения звезды получается нечто, сходное с Солнечной системой. Если модель, созданная учеными, действительно отражает реальность, то это означает, что человечеству весьма повезло. Имело бы Солнце во время своего рождения около себя чуть больше или чуть меньше газа, и жизни на Земле не получилось бы. Можем порадоваться за ту причуду космогонии, что подарила нам шанс на существование белковых тел. С другой стороны, раз таких систем, как наша, мало, то вероятность наличия инопланетной жизни снижается. То есть встреча с ужасными "чужими", которых современный человек боится больше ядерной войны, становится еще менее вероятной.