Земля перестаёт быть исключением: радиоактивные вспышки в космосе создают миры, пригодные для жизни, гораздо чаще

Обитаемые миры могут оказаться куда более распространёнными, чем это представлялось в прежних научных моделях. Новая работа, опубликованная в Science Advances, предлагает иной взгляд на формирование каменистых планет и открывает неожиданные перспективы для поиска жизни за пределами Земли. Исследование пересматривает ключевые процессы, которые определяют состав и эволюцию молодых миров. Об этом сообщает Wired.

Как рождаются разные типы планет

В любой звёздной системе формируются два типа планет: газовые гиганты без твёрдой поверхности и каменистые миры со слоями силикатов, металлов и признаками вулканической активности. Земля относится ко второй категории.

Основа для их появления — планетезималь, небольшой объект из металлов и минералов, который на протяжении миллионов лет сталкивается с другими фрагментами и постепенно превращается в протопланету.

Принятая ранее модель считала образование каменистых планет естественной частью эволюции протопланетного диска. Но у этой картины есть важная поправка: большая часть таких миров должна была бы быть насыщена водой и летучими элементами, что превращало бы их в океанические планеты или аналоги мини-Нептунов с толстым ледяным покровом. Сухая поверхность Земли в этом контексте выглядит исключением, требующим отдельного объяснения.

Чтобы сформировался такой мир, как наш, нужно было значительное внутреннее тепло, которое уменьшило бы объём воды в молодых каменистых телах. Именно поэтому учёные рассматривают дополнительный источник энергии, способный постепенно "высушить" планетезимали в период их активного роста. Химические следы в древних метеоритах указывают, что таким источником могли стать радиоактивные элементы, прибывшие в Солнечную систему извне.

Сложности прежних представлений

Согласно одной из гипотез, радиоактивные частицы могли проникнуть в молодую Солнечную систему после взрыва сверхновой. Их распад выделял бы тепло и менял бы внутренний состав каменистых тел.

Однако здесь появляется проблема: сверхновая должна была находиться на очень точном расстоянии. Слишком близкий взрыв нарушил бы формирование планет, а слишком далёкий — не обеспечил бы нужного нагрева.

Долгое время это считалось убедительным аргументом против универсальности подобного сценария. Если подходящее расстояние почти невозможно воспроизвести в других системах, значит и вероятность появления планет земного типа крайне мала. Такое ограничение сдерживало выводы исследований и оставляло открытым вопрос о том, насколько типична Земля.

Новые данные заставляют пересмотреть прежние выводы. Исследователи показали: химические аномалии во внутренних метеоритах слишком велики, чтобы их можно было объяснить единственным механизмом прямого облучения звёздной пылью. Это заставило искать дополнительные процессы, способные объяснить накопление теплогенерирующих частиц.

Новый механизм и расширение возможных миров

Учёные Токийского университета предложили двойной сценарий попадания радиоактивных материалов в протопланетный диск. Первый путь — прямой перенос радионуклидов, образованных в сверхновой.

Второй — внутренний синтез, который начинается тогда, когда ударная волна взрыва и космические лучи взаимодействуют с веществом в диске и превращают его в радиоактивные изотопы.

Такой механизм объясняет, почему ранняя Земля могла нагреться достаточно для формирования относительно сухой поверхности без необходимости слишком близкого взрыва сверхновой.

Модель демонстрирует, что взрыв на расстоянии примерно трёх световых лет был бы достаточным для влияния на формирующиеся планеты, но не разрушил бы стабильность системы.

Результаты компьютерных расчётов выглядят обнадёживающе. Согласно модели, от 10 до 50 процентов звёзд способны иметь диски, богатые радионуклидами, что создаёт условия для формирования сухих каменистых планет, потенциально подходящих для жизни. Это существенно расширяет число мест, где могут появляться миры, аналогичные Земле.

Возникновение обитаемой планеты по-прежнему зависит от множества факторов, включая редкие геологические процессы и длительную эволюцию. Однако новая модель меняет представления о вероятности того, что такие миры могут формироваться в других частях галактики. Она усиливает надежды астрономов, которые ищут планеты с условиями, пригодными для развития жизни, и показывает, что Земля может быть не такой уж уникальной.