Вы не задумывались, почему именно на Земле возможна жизнь? Какие такие уникальные условия у нас есть и могут ли они совпасть на какой нибудь другой планете?
А я хочу вам предложить для обсуждения статью по материалам одноименной книге автора Доул.С. В ней пытаются описать такую планету, на которой могло бы жить много людей, не нуждаясь в сложной защите от окружающей среды и доставке материалов и продуктов с других планет.
Температура
Хотя люди, пользуясь одеждой и прочей изоляцией, могут переносить сильнейшую жару и свирепый холод, все же они предпочитают вполне определенный диапазон температур для повседневной жизни. Достаточно взглянуть на карты изотерм и плотности населения, чтобы убедиться в том, что люди предпочитают жить в областях, где средняя годовая температура лежит между 4 и 27о С. Конечно, столь узкий диапазон температур диктуется не только желанием людей жить с удобствами, но также и тем немаловажным фактом, что в этом температурном диапазоне лучше всего себя чувствуют сельскохозяйственные культуры и домашние животные.
Вообще же многие живые существа терпимо относятся к очень высоким или низким температурам. Вот лишь несколько примеров. Некоторые виды сине-зеленых водорослей (особенно Oscyllatoria filiforms) живут почти в кипятке, при температуре воды 85оС. А обычные утки остались в живых после того, как их 16 суток держали на сорокаградусном морозе. Холоднокровные водяные змеи (Nadrix sipedon) мороза, конечно, не выдержат, зато диапазон переносимых ими температур весьма внушителен — от 0 до 43оС. Еще шире этот диапазон у арктической сосны, у которой фотосинтез идет и при -40°, и при +30°С.
К сожалению, большинству пищевых злаков в период вегетации нужна температура от 10 до 30°С.
Свет
Та часть видимого электромагнитного спектра, которую мы называем светом, заключена между длинами волн 380 и 760 ммк. Внутри этой области лежит диапазон зрения большинства животных и, самое важное, — диапазон фотосинтеза. Если освещенность слишком низка, фотосинтез не может идти с достаточной для пользы дела скоростью, а если слишком высока, то рост растения задерживается из-за так называемой соляризации. Эти нижний и верхний пределы освещенности соответственно равны 0,02 и 30 люмен/см2. (Кстати, максимальная освещенность прямым и рассеянным солнечным светом на поверхности Земли равна 15 люменам на квадратный сантиметр.)
Человек достаточно хорошо видит, чтобы перейти из одного места в другое даже при такой низкой освещенности, как 10~9 люмен/см2. Свет причиняет нам боль, если уровень освещенности переваливает за 50 люмен/см2. Но это относится к освещенности поверхности, а не к излучению, проникающему в глаз. Выносливость человека, смотрящего прямо на точечный источник света, куда ниже — около 0,05 люмен/см2.
Нельзя забыть и о периодическом изменении освещения. Рост растений, особенно в умеренных поясах Земли, зависит не только от среднегодового распределения температур, а и от продолжительности дня и ночи. Поэтому большинство пригодных для жизни планет должно получать тепло и свет в основном от одного источника, похожего на наше Солнце.
Тяготение
Медико-биологические эксперименты на больших центрифугах показали, что некоторые люди могут выносить без необратимых изменений мгновенное ускорение в 5g (пятикратное по отношению к нормальному на поверхности Земли ускорению силы тяжести). Такое ускорение сидящий человек, не одетый в специальный костюм, выдерживает всего 2 минуты без потери зрения из-за недостаточного притока крови к глазам. Ускорение в 4g можно выдержать дольше — целых 8 минут.
Участники таких экспериментов сидели неподвижно, не совершали каких-либо действий. О мускульной усталости людей, об ограничениях, накладываемых увеличением гравитационного поля дает представление небольшая таблица, из которой видно, что жизнь, вернее, работа при 2g будет очень трудной.
Время (в секундах), необходимое для того, чтобы проползти 2,3 метра при различной силе тяжести.
В Калифорнийском университете в центрифугах довольно долгое время выращивали цыплят, которые теряли в весе, если жили при ускорении в 2,5g. У цыплят быстрее билось сердце, а частота дыхания падала. Конечно, эксперименты на центрифугах с их угловыми скоростями неточно воспроизводят линейное гравитационное поле массивных планет, но все же на основании имеющихся сведений можно сделать вывод, что немногие люди стали бы жить на планете, где тяготение было бы больше 1,25—1,50g.
О нижнем гравитационном пределе для человека говорить рано, так как по существу нет данных*, из которых следовало бы, какой минимальный уровень тяготения необходим нашему организму для нормального физиологического функционирования. (* Экспедиции в космос показали, что человек, но крайнем мере несколько месяцев, может жить в невесомости. — Прим. ред.)
Состав атмосферы
Ясно, что планета должна обладать атмосферой, пригодной для дыхания. Самыми существенными частями атмосферы должны быть кислород и небольшое количество водяного пара. Причем парциальное давление кислорода должно лежать между двумя крайними значениями: нижний предел, за которым наступает гипоксия, и верхний предел, выше которого возникает кислородное отравление.
Где-то возле нижнего предела парциального давления кислорода живут обитатели горняцкого поселка Ауканкильча в Чилийских Андах, который расположен на высоте 5300 м. По-видимому, это самая большая высота, на которой люди живут оседло. Здесь парциальное давление вдыхаемого кислорода всего около 72 мм ртутного столба: тем не менее шахтеры ведут весьма деятельную жизнь. Чтобы попасть в шахту, они ежедневно поднимаются еще на 450 м, то есть до высоты, на которой парциальное давление вдыхаемого кислорода составляет всего 68 мм рт. см. Но даже и эти условия, вероятно, еще далеки от нижнего предела. Ведь альпинисты утверждают, что можно долго жить и неплохо себя чувствовать на высоте 7000 м.
Ну а какую же максимальную концентрацию кислорода мы можем вынести? Верхний предел парциального давления вдыхаемого кислорода лежит возле 400 мм рт. ст., что эквивалентно 56% кислорода в воздухе на уровне моря. В лечебных учреждениях принятый кислородный потолок гораздо ниже — 40%.
Итак, парциальное давление вдыхаемого кислорода на пригодной для жизни планете должно быть больше 60 мм рт. ст., но меньше 400 мм рт. ст.
Следовательно, кислород должны разбавить газы, у каждого из которых есть свои верхний предел парциального давления, предел, который нельзя превышать. Иначе гелий, азот, аргон, криптон и ксенон могут вызвать состояние наркоза. Этим даже пользовались при хирургических операциях: смесь из 80% ксенона и 20% кислорода порождала бессознательное состояние на 2—5 минут. Еще сильнее наркотическое действие углекислого газа. Итак, давление аргона не должно быть больше 1220 мм рт. ст., криптона — 350, ксенона—160, а углекислоты — 7 мм рт. ст. Предполагают, что неон, а возможно, и водород также могут оказаться наркотиками.
Особое место занимает водород: речь может идти только о негорючих смесях водорода и кислорода, но вряд ли возможно одновременное существование больших количеств свободного водорода и кислорода в атмосфере планеты.
Длительные эксперименты с участием людей, которые бы жили в атмосферах, не содержащих инертных газов, до сих пор не проводились, так что нельзя категорически утверждать, что инертные газы не нужны. Эволюция человека шла в атмосфере, содержащей всего 20% кислорода, и возможно, что в определенные периоды жизни какая-то доля инертных газов необходима для правильного функционирования дыхательной системы.
Поскольку углекислый газ необходим растениям, нужно установить какой-то нижний предел его парциального давления на пригодной для нас планете. Нормальная концентрация углекислого газа в земной атмосфере всего 0,03%, что эквивалентно парциальному давлению 0,21 мм рт. ст. Минимальная величина для поддержания нормальной жизни растении пока неизвестна, но, по-видимому, она близка к 0.05— 0,10 мм рт. ст. Необходим и азот, ведь он входит в тело растений и животных. Минимальное его количество, вероятно, невелико, но оно неизвестно.
Другие газы в атмосфере планеты, годной для жизни (например, NH3, H2S, SO2, СО), должны присутствовать в очень малых количествах, в миллионных долях объема атмосферы. Иначе атмосфера будет ядовитой.
Атмосферное давление
Минимальное атмосферное давление на пригодной для жизни планете рассчитать довольно просто: давление атмосферы из чистого кислорода должно быть около 0,15 кг/см2. Максимальное же барометрическое давление, переносимое людьми, пока еще не определено. Например, атмосфера из 2% кислорода и 98% гелия при общем давлении 10,5 кг/см2, теоретически приемлема, но реальное пребывание людей в таких условиях никем не исследовалось. Вероятно, давление атмосферы превышает пределы человеческой выносливости тогда, когда в воздухе, проходящем через носоглотку, возникает сильный турбулентный поток и работа органов дыхания становится утомительной. Утверждают, что под давлением 8 атмосфер турбулентность настолько сильна, что при вдохе через рот ощущаются вихревые течения воздуха.
Обобщая сказанное, можно сделать такие выводы: атмосфера планеты, пригодной для жизни, должна содержать кислород, парциальное давление которого на вдохе лежит между 60 и 400 мм рт. ст., и углекислый газ, парциальное давление которого может варьировать между 0,05 и 7 мм рт. ст. Кроме того, парциальное давление любого инертного газа не должно превышать определенного предела, а отравляющие газы могут присутствовать лишь в виде следов. Кроме всего прочего, нужен газообразный азот, чтобы он в виде соединений мог найти путь к растениям.
Вода.
Человек со всей его экологией очень сильно зависит от воды, поэтому можно категорически утверждать, что пригодная для жизни планета должна обладать большими открытыми водоемами. Ведь без океанов не будет обильных осадков и, следовательно, не хватит грунтовых вод для пополнения запасов текучей пресной воды. Конечно, точно оценить наилучшее отношение площади океана к общей поверхности планеты довольно трудно. Если воды мало, если она присутствует лишь в виде пара или как вода, адсорбированная на поверхности или задержанная в трещинах между твердыми частицами пород, то для людей такая планета мало пригодна. С другой стороны, планету, всю покрытую водой, планету-океан едва ли стоит рассматривать как пригодную для жизни человека.
Весьма существенна для людей и влажность атмосферы. Неприятные последствия высокой влажности и жары вряд ли стоит описывать. Ничего хорошего не сулят и противоположные физиологические эффекты. Сухой воздух быстро обезвоживает слизистые оболочки носа, рта и горла; длительное пребывание при очень низком давлении водяного пара может вообще оказаться смертельным.
Вот и выходит, что на пригодной для жизни планете обязательны открытые водоемы, но их площадь не должна превышать 90% поверхности планеты.
Прочие требования.
Определение «планета, пригодная для жизни человека», означает планету, которая не занята другими мыслящими существами. Мы полагаем, что с более низкими формами жизни человек сможет ужиться, а без фотосинтеза — основы биологического круговорота веществ — даже не сможет обойтись.
Скорости ветров в пригодных для жизни местах планеты должны быть умеренными. Нельзя же нормально жить там, где все время бушует буря (скорость ветра 23 м/сек). В кубометре воздуха должно летать не больше 1,8-109 частиц пыли, а если в ней много кремнекислоты (свыше 50%), то пылевых частиц должно быть в десять раз меньше. Иначе воздух причинит людям вред.
Водоемы — главные собиратели носящейся в воздухе пыли. Образование водяных капелек на ядрышках пыли — главный способ очистки атмосферы. Отсюда следует, что на планете с обширными океанами атмосфера не особенно запылена, а на планете, на поверхности которой преобладает суша, будет действительно очень пыльно. Радиоактивность или ионизирующая радиация тоже могут сделать планету нежилой. Из генетических соображений желательна небольшая доза естественного фонового облучения — менее одного рентгена в год или приблизительно 0,02 бэр (биологический эквивалент рентгена) в неделю. (Средняя интенсивность естественной фоновой радиации на поверхности Земли около 0,003 бэр в неделю.) Планета может быть непригодна для жилья и из-за слишком частых падений метеоритов, слишком сильной вулканической деятельности, слишком частых землетрясений или чрезмерной электрической активности.
Основные признаки планеты, пригодной для жизни
Какими же параметрами должна обладать планета, на которой могло бы жить много людей, без чрезмерной защиты от окружающей среды и независимо от доставки материалов с других планет?
Масса обязательно больше 0,4 массы Земли, чтобы могла образоваться и сохраниться пригодная для дыхания атмосфера, но меньше 2,35 масс Земли, чтобы ускорение силы тяжести на поверхности было меньше l,5g.
Возраст планеты (и звезды, вокруг которой она движется по орбите) должен превышать 3 млрд. лет, чтобы хватило времени для появления сложных форм жизни и создания пригодной для дыхания атмосферы.
Период вращения не должен превышать 96 часов (4 земных суток); это гарантирует от чрезмерно высоких температур днем и крайне низких температур ночью.
Наклон оси вращения (наклон экватора к плоскости орбиты) и освещенность планеты взаимосвязаны, от этого зависит распределение температуры на ее поверхности. Величина освещенности при малых наклонах должна лежать между 0,65 и 1,35 от освещенности на Земле, хотя сочетание большой освещенности (в 1,9 раза больше, чем на Земле) и большого наклона экватора (вплоть до 81°) совместимо с требованиями жизни.
Эксцентриситет орбиты должен быть меньше 0,2, иначе создастся неприемлемое распределение температур на поверхности планеты.
Масса главного тела (звезды, вокруг которой обращается планета), с одной стороны, не должна превышать 1.43 массы Солнца, а с другой стороны, должна быть больше 0,72 массы Солнца, так как только в этом случае возможны допустимые уровни освещенности и приливного замедления вращения планеты. Для особых планет с крайне большими или близкими спутниками можно уменьшить нижнюю границу допустимой массы главного тела до 0,35 массы Солнца.
Если планета движется по орбите в двойной звездной системе, то две звезды должны находиться либо совсем рядом, либо очень далеко друг от друга. Только в этих случаях возможны устойчивые планетные орбиты и небольшая изменчивость в освещенности.
Если все эти условия выполнены, то весьма велика вероятность того, что планета пригодна для жизни людей.
Расчеты говорят, что возле 0,47% всех звезд есть пригодные для жизни планеты, а среди звезд классов F2—KI у 3,7% обращаются планеты, пригодные для жизни человека. Согласно нашей оценке, одна пригодная для жизни планета приходится на каждые 2480 куб. парсеков, если считать, что свойства звезд в близких к нам областях Галактики характерны для Галактики в целом. Поскольку объем нашей Галактики около1,6 х 1012 куб. парсеков, то число пригодных для жизни планет близко к 600 миллионам. И это только в нашей Галактике!
На расстоянии в 100 световых лет от Земли (расстояние небольшое, если учесть, что толщина Галактики в центре превышает 10 000 световых лет, а диаметр 80 000 световых лет) должно быть примерно 50 пригодных для жизни планет. Среднее же расстояние между звездой с пригодной для жизни планетой и ее ближайшей аналогичной соседкой — около 24 световых лет.
Ближайшие кандидаты
Из 100 самых близких звезд (плюс одиннадцать их невидимых компаньонов), находящихся от Солнца в пределах 22 световых лет, формально 43 звезды могли бы обладать пригодными для жизни человека планетами. Однако, кроме 14 звезд, остальные так малы, что у них планета, пригодная для жизни, могла бы быть только в том очень редком случае, если у этой планеты обращаются большие и близкие спутники, которые помогают ей сохранить скорость вращения. Прочие 68 звезд не подходят по следующим причинам: у трех из них (Сириуса, Проциона и Альтаира) слишком большая масса, и поэтому жизнь их слишком скоротечна; семь — белые карлики, и вокруг них жизни быть не может; 57 звезд слишком малы, они либо затормозили вращение планет, либо порождают приливы разрушительной силы на тех планетах, вращение которых поддерживается за счет близкого спутника; одна звезда (40 Эридана А), хотя и приемлема с других точек зрения, не подходит потому, что она член двойной системы в паре с белым карликом.
Четырнадцать наиболее перспективных кандидатов приведены в таблице по порядку увеличения их расстояния от Земли. Вероятность же того, что по крайней мере одна пригодная для жизни планета есть возле этих четырнадцати звезд, составляет 43%.
В самой близкой к нам звездной системе-—Альфа Центавра — вероятности для компонентов А и В равны 0,054 и 0,057 соответственно; для системы эта вероятность вырастает до 0.107, а это говорит о том, что есть одни из десяти шансов, что в системе Альфа Центавра можно найти планету, пригодную для жизни.
Варианты пригодных для жизни планет
Если развиваемые мною идеи правильны, то самым распространенным типом планет, пригодных для жизни, должны быть планеты, подобные Земле. У такой типичной планеты масса немного меньше, чему Земли, и очень похожая на земную атмосфера, аналогичная смена дня и ночи, солнце близких размеров, а также умеренный наклон плоскости орбиты к экватору планеты и небольшой средний эксцентриситет орбиты. Обычными явлениями должны быть смена времен года, радуга, пляж, голубое небо, звездные ночи, дожди, молнии, облака, а также снег и лед в холодных областях. Короче говоря, большинство физических и метеорологических явлений, к которым мы привыкли, будут и на многих пригодных для жизни планетах.
Можно надеяться, что на планетах найдутся и фотосинтетические организмы, и формы животных, способные к выживанию в любой экологической нише: морские и сухопутные создания, воздушные формы жизни и т. д. Несмотря па различие в деталях, вероятно, у основных типов организмов будут общие характерные признаки, например, быстро плавающие морские виды обзаведутся обтекаемой формой, сухопутные животные — конечностями, а виды, летающие в воздухе, — крыльями.
Конечно, не стоит надеяться на то, что па других планетах мы найдем все классы, порядки, семейства или виды растений и животных, к которым мы привыкли на Земле. Наоборот, любая планета, на которой шла эволюция организмов, непременно должна иметь свою собственную оригинальную классификацию (таксономию). И тем не менее там обязательно должны быть автотрофы (виды, использующие для питания только неорганические вещества). Можно рассчитывать найти и гетеротрофов (формы жизни, которые используют для питания автотрофов или других гетеротрофов).
Среди полумиллиарда пригодных для жизни планет, которые есть в нашей Галактике, встретятся и необычные, редкие. Так, планета может оказаться пригодной для жизни, если она движется по орбите вокруг другой массивной гигантской планеты вроде Юпитера. На такой планете необычная смена света и тьмы. На стороне, обращенной к громадному компаньону, затмения солнца происходят ежедневно, а на ночном небе сияет огромная и яркая «луна».
Могут быть и планеты-близнецы: они обращаются вокруг общего центра масс, но их вращение относительно друг друга остановлено. Возможна и планета с двумя солнцами, бегущая по орбите вокруг двух звезд, очень близких друг к другу. Эти звезды, отстоящие друг от друга, скажем, на несколько миллионов километров, создают усложненный порядок восходов и заходов солнц и необычные изменения интенсивности света, когда звезды затмевают друг друга. Пригодная для жизни планета может летать и вокруг одной из звезд в двойной звездной системе. На этой планете очень светлые ночи, когда она пролетает между звездами.
На планете с наклоном экватора 75° для жизни пригодна лишь узкая полоска между 14° с. ш. и 14° ю. ш. На других широтах зимой там очень холодно. Планету с двумя пригодными для жизни поясами нужно искать среди тех планет, у которых наклон экватора к плоскости орбиты очень мал и которые движутся близко от своего Солнца. На таких планетах возле экватора очень жарко, и, следовательно, жить на них можно только в средних или высоких широтах. На планете, ось которой наклонена так же, как у Земли, но которая получает на 30% больше тепла, пригодны для жизни только два узких пояса между широтами 51 и 66. Морские животные и некоторые обитатели воздуха, вероятно, могут мигрировать между этими двумя поясами, но сухопутные миграции остановит невыносимо жаркий тепловой барьер экватора.
И наконец, еще один вариант пригодной для жизни планеты — планета, окруженная кольцами. Немаловажная особенность красивой кольцевой системы Сатурна то, что кольца расположились внутри предела Роша (на расстоянии 2,45 радиуса планеты от ее центра). Конечно, у массивных сплюснутых планет больше шансов обзавестись кольцом, чем у планет, подходящих для жизни человека. Но все же у некоторых из подходящих планет тоже могут быть плоские экваториальные кольца внутри их предела Роша. Правда, эти кольца не должны быть так плотно заполнены частицами, как кольца Сатурна.
Полагают, что океаны порождает вулканическая деятельность, которая в свою очередь зависит от массы планеты. Следовательно, планеты с большой силой тяжести можно считать планетами океаническими, а с малой — сухопутными. На планете, где 90% поверхности занято водой, континенты, вероятно, удалены друг от друга и не связаны перешейками. При такой изоляции развитие сухопутной жизни на ее континентах могло идти почти независимыми эволюционными путями. И наоборот, планеты с океанами, меньшими, чем на Земле, с океанами, со всех сторон окруженными сушей, дадут разнообразие морской фауны, специфичной для каждого океана-озера. На подобных планетах из-за отсутствия глобальной океанической циркуляции перепады температуры более резкие. Большая часть суши, вероятно, занята пустыней, а пригодные для жизни области протянулись каймой по побережью...
Наше Солнце обосновалось в бедном звездами секторе Галактики. Поэтому на нашем ночном небе светит немного звезд. В ясную ночь из какой-либо точки Земли невооруженным глазом видно двадцать пять сотен звезд. Гораздо более впечатляюще ночное небо на планете в шаровых скоплениях или вблизи центра Галактики. А: Азимов подсчитал, что вблизи галактического центра над горизонтом пригодной для жизни планеты видно около 2 млн. звезд. Они дают столько же света, сколько Луна в полнолуние. Оценка Азимова нуждается в поправке — он не учел, что рассеянный свет помешает нам видеть неяркие звезды. Однако и таких ярких звезд все равно насчитывалось бы тысяч тридцать, примерно в 10 раз больше, чем можно увидеть в самую темную ночь с Земли.
А вот на ночном небе планет в темных туманностях Галактики может вообще не быть звезд — их свет задержит пыль. А у планет на самой периферии, на самом краю Галактики, на одной половине небесной сферы звезды будут, а на другой — нет. Для человека, смотрящего «от Галактики», ночное небо освещали бы только шаровые скопления, которые как бы окаймляют Галактику, или же далекие островные вселенные, среди которых лишь очень немногие едва различимы невооруженным глазом.
Перемены в организме людей.
Человек хорошо приспособлен к тем условиям, которые мы привыкли называть нормальными. И хотя нормальные условия для эскимосов, аборигенов Австралии, африканских пигмеев или индейцев в высоких Андах, казалось бы, совсем разные, все они с астрономической точки зрения относятся к одному и тому же узкому диапазону.
В будущем, когда межзвездные полеты станут реальностью, может возникнуть такая ситуация, когда экспедиция найдет пригодную для жизни планету, а затем в силу случайного стечения обстоятельств или в соответствии с планом на несколько сот лет прервет связь с человечеством.
Представим себе колонию, высадившуюся на планету, где ускорение силы тяжести 1,5 g. Если колония сможет выжить и будет приумножаться, то у людей непременно возрастет сила мускулов, сократится время реакций на внешние воздействия и увеличится точность оценки движения окружающих предметов. На такой планете из-за большей силы тяжести даже простое падение более опасно, чем на Земле, так как чаще были бы смертельные исходы или увечья. Вывихи, растяжения, геморрои, выпадения внутренних органов, болезни спины, стопы и ног, варикозные вены и дополнительные тяготы, связанные с беременностью, были бы ощутимее, чем на Земле. Поэтому с неумолимым постоянством отбор благоприятствовал бы тем индивидуумам, которые лучше приспособлены к жизни при повышенной силе тяжести.
Через несколько поколений у колонистов, вероятно, станут короче руки и ноги, тело станет более компактным, кости потяжелеют. Из-за постоянного бремени тяжести будет преобладать тенденция к развитию мускулатуры и меньшему отложению жировых тканей. Во время беременности меньший ребенок будет явным преимуществом, поэтому средний вес взрослого человека постепенно уменьшится до некоторого оптимального уровня. Если изоляция от Земли долга и непрерывна, неизбежны и генетические сдвиги в пока непредсказуемых направлениях. Если накопится фонд генетических изменений, то при последующих контактах колонистов с населением Земли возможна генетическая несовместимость. Выходит, что в итоге межзвездного путешествия может появиться новая разновидность человеческого рода.
Другие условия на иной планете приведут к другим изменениям. Колонисты на планете, скажем, с 3/4 силы тяжести испытывали бы меньшее, чем на Земле, напряжение от тяготения. И жить они могли бы при низком парциальном давлении кислорода. Естественный отбор там будет благоприятствовать индивидуумам с более эффективной дыхательной системой, с большей емкостью грудной клетки. Люди с сильным телосложением здесь не имели бы серьезных генетических преимуществ, и вековые изменения телосложения колонистов зависели бы от других факторов.
На небольшой планете с неплотной атмосферой и слабым магнитным полем уровень фоновой радиации может оказаться выше, чем на Земле. Причин для этого две. Во-первых, из-за плохого гравитационного расслоения горных пород в период формирования планеты доля в коре тяжелых минералов, в том числе радиоактивных, может оказаться высокой. Во-вторых, при меньшей атмосферной защите от протонных вспышек, от первичных солнечных и галактических частиц и космических лучей гораздо больше энергичных частиц долетит до поверхности. Значит, следует ждать ускорения мутаций и, возможно, ускорения эволюции.
Похвальное слово Земле.
Мы живем на Земле и относимся к ней как к чему-то неотъемлемому. Мы любим сетовать на погоду, не обращаем внимания на великолепие закатов и даже перестали удивляться разнообразию живой природы. Это естественно, ведь мы сами — порождение Земли. И так как Земля — наш дом, то все, что нас окружает, кажется самым обыкновенным. Ну а насколько иным стал бы привычный мир, если бы чуть-чуть изменились его астрономические параметры?
Предположим (а может, где-то и есть такая планета), что первоначальная масса Земли была вдвое больше и, следовательно, ускорение силы тяжести в 1,38 раз выше, чем сейчас. Как быстро бы тогда вышли животные из моря на сушу? Скорее всего, эволюция морских видов не претерпела бы существенных изменений, но у сухопутных животных и растений строение тела было бы покрепче, а центр массы расположился бы пониже. Деревья были бы ниже, и стволы обзавелись бы сильной опорой. У сухопутных животных образовались бы более тяжелые кости ног, более сильные мускулы. Птицы и насекомые вынуждены были бы приспособиться к более плотному воздуху (большее аэродинамическое сопротивление) и повышенному ускорению силы тяжести (потребовалась бы большая подъемная поверхность). Горообразующая деятельность шла бы быстрее, но горы не стали бы такими же высокими при той же структурной прочности, выдерживающей их собственный вес; эрозия под действием дождей и наземных вод шла бы сильнее, а другая плотность атмосферы изменила бы картину смены погоды.
Волны в океанах были бы ниже, а траектория брызг короче, что ухудшило бы испарение. Атмосфера стала бы суше, а облака реже и ниже. Соотношение суши и моря тоже изменилось бы. Были бы другими и магнитное поле Земли, толщина ее коры и размер ядра, и распределение минералов в коре и их химический состав, и уровень радиоактивности. И конечно же, двойник человека (если он все-таки появился бы при таких условиях) выглядел бы по-другому.
А теперь предположим, что Земля имела бы половину нынешней массы. Тогда ускорение силы тяжести составляло бы 0,73 от нормального. Из-за слабого тяготения, более тонкой атмосферы, ослабления эрозии и, вероятно, увеличения фоновой радиации ход эволюции и геологическая история планеты оказались бы иными. Шла бы эволюция быстрее? Сколь быстро животные освоили бы сушу и воздух? Ответить пока нельзя. Зато несомненно, что скелеты были бы легче, а деревья, вообще говоря, были бы высокими, но хилыми; и, разумеется, аналог человека на такой планете во многих отношениях не был бы похож на нас.
А что если бы наклон земной оси был равен не 23,5, а 60°? Сезонные метеорологические изменения сохранились бы, но единственной климатической областью, подходящей для той жизни, которую мы знаем, был бы узкий пояс в пределах ±5° от экватора. На остальной части планеты царила бы испепеляющая жара или лютые морозы. А если бы экватор был в плоскости орбиты, то смены времен года нe происходило бы, зато предсказывать погоду было бы гораздо легче, да она и была бы постоянней. В пределах ±12° от экватора жить было бы невозможно из-за жары, но это сокращение полезной площади частично компенсировалось бы улучшением климата в приполярных областях.
Предположим теперь, что среднее расстояние Земли от Солнца всего на 10% меньше, чем на самом деле. Для жизни тогда подходит менее 20% поверхности (пояс между широтами 45 и 64°). Следовательно, жизнь заняла бы только две узкие полоски суши, разделенные невыносимо жарким барьером. Полярных льдов не существовало бы, что подняло бы уровень океана и сократило площадь суши.
Если бы замедлилась скорость вращения Земли и сутки удлинились бы, например, до 100 часов, то колебания температуры от дня к ночи стали бы очень резкими. Солнце бы еле ползло по небу, и лишь немногие формы жизни выдержали бы жару длинного дня и холод не менее длинной ночи.
Предположим теперь, что масса Солнца возросла на 20% (средний радиус орбиты Земли надо увеличить до 1,408 а. е., чтобы сохранить солнечную постоянную на нынешнем уровне). Это удлинило бы период обращения до 1,54 года. Если бы масса Солнца была меньше на 20%, то радиус орбиты Земли (его на этот раз для компенсации следует уменьшить) составлял бы 0,654 а. е. Год в этом случае длился бы всего 215 суток. Главное тело было бы спектрального класса G8 (то есть чуть желтее, чем Солнце теперь), а его продолжительность жизни возросла бы до 20 млрд лет. Океанические приливы, создаваемые главным телом, были бы примерно такие же, какие теперь порождает Луна.
Планеты для людей
В общем, Земля — прекрасная планета для жизни на ней, как раз то, что нужно человеку. Практически любое изменение ее физических свойств, положения или ориентации ухудшило бы нам жизнь. По-видимому, мы вообще не сможем найти планету, которая подходила бы нам лучше, хотя кое-кто из людей будущего, возможно, и предпочтет жить на других планетах. Однако пока Земля — наш единственный дом, и мы хорошо сделали бы, охраняя ее богатства и разумно используя ее ресурсы.
Если человек научится двигаться в космическом пространстве со скоростью, близкой к четверти или половине скорости света, то даже при длительных остановках около планет всю Галактику можно обследовать и заселить за какой-нибудь миллион лет. Правда, пройдет немало времени, прежде чем техника настолько продвинется вперед, что скорость передвижения людей в Галактике станет значительно большей, чем в настоящее время. И все же история человечества может быть написана среди звезд.
Источник
Комментариев нет:
Отправить комментарий