Планета, якая з'яўляецца кандыдатам на жыхарства, без сумневу, перажыве на ёй катастрофы і падзеі. Калі жыццё выжывае і квітнее ў свеце, яно павінна валодаць належнымі прыроднымі і экалагічнымі ўмовамі, якія дазваляюць яму быць такім. (NASA GODDARD SPACE CENTER FLIGHT CENTER)

Як выглядала, калі ўтварыліся першыя жылыя планеты?

Першыя планеты былі толькі газавымі. Другі - скалістыя, але жыццё было немагчымым. Вось як мы нарэшце дабраліся.

Тут, у Сусвеце, патэнцыйна заселеныя планеты ёсць практычна паўсюдна. Зямля можа стаць шаблонам таго, што мы лічым жылым, але мы можам прадугледзець мноства розных абставін, якія вельмі адрозніваюцца ад нашых уласных, якія таксама могуць падтрымліваць жыццё на доўгатэрміновай аснове.

З цягам часу мы прыходзім да фарміравання Зямлі, праўда, з часу першага Вялікага выбуху прайшло больш за 9 мільярдаў гадоў. Дзіўна неразумна лічыць, што Сусвет патрабуе ўсяго гэтага часу, каб стварыць неабходныя ўмовы для пражывання. Калі мы паглядзім на рэцэпт пражывання, яны маглі ўзнікнуць значна раней. Інгрэдыенты для жыцця з'яўляюцца часткай галаваломкі, але яны не ўсю гісторыю. Мы павінны паглыбіцца, каб стварыць жывую планету.

Некаторыя з атамаў і малекул сустракаюцца ў космасе ў воблаку Магеланаў, як намалявана касмічным тэлескопам Шпіца. Стварэнне цяжкіх элементаў, арганічных малекул, вады і камяністых планет усё неабходна для таго, каб мець магчымасць нават узнікнуць. (НАСА / JPL-CALTECH / T. PYLE (SSC / CALTECH))

Першае, што вам трэба, гэта правільны тып зоркі. Магчымыя разнастайныя сцэнарыі, калі планета можа выжыць вакол актыўнай, жорсткай зоркі і застацца заселенай, нягледзячы на ​​варожасць. Чырвоныя карлікавыя зоркі, як, напрыклад, Проксіма Кентаўры, могуць выпускаць ўспышкі і рызыкуюць пазбавіць атмасферы патэнцыйна абжытай планеты, але няма ніякіх прычын, каб магнітнае поле, густая атмасфера і жыццё было досыць разумным, каб шукаць прытулку падчас такой інтэнсіўнай падзеі. Можа, усе спалучаць, каб зрабіць такі свет жылым на пастаяннай аснове.

Але калі ваша зорка занадта кароткачасовая, заселенасць немагчымая. Першае пакаленне зорак, вядомае пад назвай "Зорка Насельніцтва III", не працуе на гэты конт. Нам трэба, каб зоркі ўтрымлівалі па меншай меры некаторыя металы (цяжкія элементы за межамі гелія), інакш яны не пражывуць дастаткова доўга, каб планета стала гасціннай да жыцця, што ўжо ставіць нас праз 250 мільёнаў гадоў пасля Вялікага выбуху.

Першыя зоркі і галактыкі ў Сусвеце будуць акружаны нейтральнымі атамамі (у асноўным) газу вадароду, які паглынае зорнае святло. Вялікія масы і высокія тэмпературы гэтых ранніх зорак дапамагаюць іянізаваць Сусвет, але без цяжкіх элементаў жыццё і патэнцыйна заселеныя планеты зусім немагчымыя. (NICOLE RAGER FULLER / НАЦЫЯНАЛЬНАЯ ФАНДАЦЫЯ НАВУКІ)

Калі выказаць здагадку, што мы можам сфармаваць зоркі недастаткова нізкай масы, якія могуць працягваць гарэць мільярды гадоў, то наступны інгрэдыент, які нам патрэбны, - гэта правільны тып планеты. Наколькі мы разумеем жыццё, гэта значыць, што свет мае патрэбу:

  • градыент энергіі, дзе ён мае нераўнамерны ўвод энергіі,
  • магчымасць падтрымання досыць істотнай атмасферы,
  • вадкая вада ў нейкай форме на паверхні,
  • і правільныя сырыя інгрэдыенты, каб жыццё, улічваючы правільнае збег абставін, можа выжыць і квітнець.

Камяністая планета досыць вялікага памеру, якая ўтварае правільную шчыльнасць атмасферы і кіруе сваім светам на патрэбнай адлегласці. Улічваючы ўсе планеты, якія маглі б сфармавацца вакол новай зоркі, і астранамічнае колькасць зорак, сфармаваных у кожнай галактыцы, гэтыя першыя тры ўмовы лёгка выканаць.

30 прапланетарных дыскаў, альбо прыкладаў, як намаляваў Хаббл у туманнасці Арыёна. Стварыць зорку з камяністымі планетамі вакол іх адносна лёгка, але стварыць адзінку з зямнымі ўмовамі тонкімі, але важнымі спосабамі значна складаней. (NASA / ESA і L. RICCI (ESO))

На арбіце зоркі будзе забяспечвацца энергетычны градыент, які можа арбітаваць планету, якая мае вялікую Месяц, альбо проста быць геалагічна актыўнай. Няхай гэта будзе ад сонечнага ўводу або гідратэрмальнай / геатэрмальнай актыўнасці, нераўнамернае ўвядзенне энергіі проста. Пры дастатковай колькасці элементаў вугляроду, вадароду, азоту, кіслароду і некаторых іншых, істотная атмасфера дазволіць вадкай вадзе на паверхню. Планеты з гэтымі ўмовамі павінны з'явіцца на свет, калі Сусвету ўсяго 300 мільёнаў гадоў.

Ілюстрацыя пратапланетнага дыска, на якім планеты і планетсімаліі ўтвараюць першыя, ствараючы «прабелы» на дыску, калі яны гэта робяць. Знешні дыск забяспечвае матэрыял, які накручваецца, ствараючы мантыі, скарынкі, атмасферу і акіяны планет, як у нас. Спатрэбіцца шмат пакаленняў зорак, каб прыйсці ў планетарную сістэму, якая можа мець зямную планету з патрэбным узроўнем багацця цяжкіх элементаў, каб падтрымліваць жыццё як мы ведаем. (NAOJ)

Але ключавым бар'ерам, які трэба пераадолець тут, з'яўляецца тое, каб у перыядычнай табліцы было дастаткова гэтых цяжкіх элементаў, неабходных для жыцця, якога мы ведаем. І гэта займае больш часу, чым патрабуецца проста зрабіць скальныя планеты з патрэбнымі фізічнымі ўмовамі.

Прычыны, якія патрэбныя гэтым элементам, у тым, каб забяспечыць правільныя біяхімічныя рэакцыі, неабходныя для жыцця. У месцах на ўскраінах вялікіх галактык можа спатрэбіцца шмат мільярдаў гадоў, каб дастаткова пакаленняў зорак жылі і паміралі, каб дабрацца да гэтага неабходнага багацця.

Сувязь паміж тым, дзе размяшчаюцца зоркі ў Млечным Шляху, і іх металічнасцю, альбо наяўнасцю цяжкіх элементаў. Зоркі на працягу прыблізна 3000 светлавых гадоў цэнтральнага дыска Млечнага Шляху, на далёкасці дзясяткаў тысяч светлавых гадоў, маюць вельмі вялікую колькасць цяжкіх элементаў, падобных на Сонечную сістэму. Але раней у гісторыі Сусвету вам давядзецца альбо наблізіцца да галактычнага цэнтра спіральнай галактыкі, альбо да патрэбных месцаў прытоку высокаразвітай эліптыкі, каб знайсці такія ўзроўні цяжкіх элементаў. (ZELJKO IVEZIC / Універсітэт Вашынгтона / Супрацоўніцтва SDSS-II)

Але ў сэрцах галактык, дзе ўтварэнне зорак адбываецца часта, бесперапынна, і з перапрацаваных рэшткаў звышновых папярэдніх пакаленняў, планетарных туманнасцей і зліццяў нейтронных зорак гэта багацце можа хутка ўзрасці. Нават у нашай уласнай галактыцы шарападобны кластар Messier 69 атрымлівае да 22% утрымання цяжкіх элементаў нашага Сонца да таго часу, як Сусвет складае ўсяго 700 мільёнаў гадоў.

Шарападобны кластар Messier 69 вельмі незвычайны тым, што мае неверагоднае старэнне - усяго 5% у сучасным узросце Сусвету, але таксама мае вельмі высокае ўтрыманне металу, 22% - металічнасць нашага Сонца. (АРХІЎ HUBBLE LEGACY (NASA / ESA / STSCI), VIA HST / WIKIMEDIA COMMONS USER FABIAN RRRR)

Галактычны цэнтр, аднак, з'яўляецца адносна цяжкім месцам для планеты, якую можна лічыць населенай па-за разумным сумневам. Дзе б вы ні пастаянна фармавалі зоркі, у вас ёсць уражлівы касмічны феерверк. Выбухі гама-прамянёў, звышновыя, утварэнні чорнай дзіркі, квазары і малекулярныя аблокі, якія развальваюцца, ствараюць асяроддзе, якое ў лепшым выпадку з'яўляецца небяспечным для жыцця і ўтрымання.

Каб стварыць асяроддзе, у якім можна з упэўненасцю сцвярджаць, што жыццё ўзнікае і падтрымлівае сябе, нам трэба, каб гэты працэс рэзка скончыўся. Нам трэба штосьці спыніць зорнае ўтварэнне, што, у сваю чаргу, ставіць кібош на дзейнасць, якая найбольш пагражае заселенасці ў свеце. Менавіта таму раннія, найбольш устойлівыя для жыцця планеты могуць знаходзіцца не ў такой галактыцы, як у нас, а ў чырвона-мёртвай галактыцы, якая перастала фармаваць зоркі мільярдамі гадоў таму.

Кластэры Галактыкі, як Abell 1689, з'яўляюцца найбуйнейшымі звязанымі структурамі ў Сусвеце. Напрыклад, калі спіралі зліваюцца, утвараецца вялікая колькасць новых зорак, але альбо пасля зліцця, альбо праз хуткасць унутры кластарнай асяроддзя газ можа быць пазбаўлены, што прывядзе да канца адукацыі зорак. (NASA, ESA, E. JULLO (LABORATORY JET PROPULSION), P. NATARAJAN (YALE UNIVERSITY) і J.-P. KNEIB (LABORATOIRE D'ASTROPHYSIQUE DE MARSEILLE, CNRS, FRANCE)

Калі мы сёння глядзім на галактыкі, каля 99,9% з іх па-ранейшаму маюць паселішча газу і пылу, што прывядзе да новых пакаленняў зорак і пастаяннага, пастаяннага адукацыі зорак. Але каля 1000 галактык перасталі ўтвараць новыя зоркі каля 10 мільярдаў гадоў таму і больш. Калі іх знешняе паліва скончылася, што можа адбыцца пасля катастрафічнага буйнога галактычнага зліцця, утварэнне зорак рэзка заканчваецца. Без утварэння новых зорак, больш масіўныя, больш блакітныя проста заканчваюць сваё жыццё, калі не хапае паліва, і застаюцца больш крутыя, чырвоныя зоркі як адзіныя, хто выжыў. Сёння гэтыя галактыкі вядомыя як "чырвоныя і мёртвыя" галактыкі, таму што ўсе іх зоркі стабільныя, старыя і не перашкаджаюць таму гвалту, які новае зорнае ўтварэнне.

Адну з іх, галактыку NGC 1277, можна знайсці нават у нашым адносным касмічным двары.

Галактыка

Рэцэпт для пражывання планеты, як мага раней, можа быць

  • хутка ўтварайце зоркі,
  • зноў і зноў
  • у вельмі шчыльнай вобласці вялікай галактыкі,
  • Затым варта буйное зліццё,
  • у выніку чаго адбыўся масіўны зорны ўзор,
  • Затым варта раптоўнае спыненне фарміравання зорак, якое захоўваецца на нявызначаны час.

Гэта можа прывесці нас да зорак і планет, якія валодаюць Сонцам, як цяжкія багацці элементаў за крыху больш за мільярд гадоў, калі зорнае ўтварэнне заканчваецца да таго часу, як Сусвет - толькі цень да двух мільярдаў гадоў.

Arp 116, дзе пераважае гіганцкі эліптычны Messier 60. Без вялікіх папуляцый газу, якія ўтвараюць новыя зоркі, зоркі, якія ўжо існуюць у Галактыцы, у канчатковым выніку выгараюць, пакідаючы не вельмі шмат, што можа асвятліць неба ззаду. Эліптычныя галактыкі, багатыя металам, у якіх найхутчэй скончылася паліва, маглі б стаць лепшымі месцамі для пошуку самых першых населеных планет, якія ўзнікнуць ва Сусвеце. (NASA / ESA HUBBLE SPACE TELESCOPE)

Гэта надзвычай хуткая, аптымістычная ацэнка, але сёння ў Сусвеце каля двух трыльёнаў галактык, і напэўна існуюць галактыкі, якія ўяўляюць сабой касмічныя дзівацтвы і статыстычныя выбухі. Толькі пытанні, якія застаюцца, - гэта багацце, верагоднасць і тэрміны. Жыццё ў Сусвеце можа паўстаць да дасягнення парога мільярда гадоў, але ўстойлівы свет, які жыве пастаянна, з'яўляецца значна большым дасягненнем, чым жыццё, якое проста ўзнікае.

Да таго часу Сусвет мае цень да двух мільярдаў гадоў - усяго 13–14% ад яе цяперашняга ўзросту - у нас павінны быць галактыкі з сонечнымі зоркамі, планетамі, падобнымі на Зямлю, і нішто не перашкаджае ўзнікненню альбо падтрыманню жыцця. Інгрэдыенты для жыцця павінны быць там. Умовы для жыцця, як мы ведаем, павінны быць там. Адзіным крокам застаецца той, які сама навука яшчэ не ўмее рабіць: ад правільных умоў і інгрэдыентаў для жыцця да рэальных, жывых арганізмаў.

Далей чытаем пра тое, якім быў Сусвет, калі:

  • Як гэта было, калі Сусвет раздзімалася?
  • Як гэта было, калі ўпершыню пачаўся Вялікі выбух?
  • Як гэта было, калі Сусвет быў у самым разгары?
  • Як гэта было, калі Сусвет упершыню стварыў больш матэрыі, чым антыматэрыю?
  • Як гэта было, калі Хігс даў масу Сусвету?
  • Як гэта было, калі мы ўпершыню стваралі пратоны і нейтроны?
  • Як гэта было, калі мы страцілі апошнюю антыматэрыю?
  • Як гэта было, калі Сусвет зрабіла свае першыя элементы?
  • Як гэта было, калі Сусвет упершыню стварыла атамы?
  • Як гэта было, калі ў Сусвеце не было зорак?
  • Як гэта было, калі першыя зоркі пачалі асвятляць Сусвет?
  • Як гэта было, калі памерлі першыя зоркі?
  • Як гэта было, калі Сусвет стварыла сваё другое пакаленне зорак?
  • Як гэта было, калі Сусвет зрабіла самыя першыя галактыкі?
  • Як гэта было, калі зорнае святло ўпершыню прарвала нейтральныя атамы Сусвету?
  • Як гэта было, калі ўтварыліся першыя звышмасіўныя чорныя дзіркі?
  • Як гэта было, калі жыццё ў Сусвеце ўпершыню стала магчымым?
  • Як гэта было, калі галактыкі ўтварылі найбольшую колькасць зорак?

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан з'яўляецца аўтарам дзвюх кніг "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".