Ученые выяснили, какие звезды во Вселенной могут стать «колыбелью жизни»

Согласно новому анализу, земноподобные экзопланеты, вращающиеся вокруг солнцеподобных звезд с относительно низким содержанием металлов, с большей вероятностью будут защищены от вредного ультрафиолетового излучения, которое может препятствовать жизни, подвергая ее угрозе геномного повреждения.
Василий Макаров
Василий Макаров
Ученые выяснили, какие звезды во Вселенной могут стать «колыбелью жизни»
ESA/Hubble, M. Kornmesser

Выводы команды могут показаться нелогичным, поскольку звезды с более низким содержанием металлов излучают больше ультрафиолетового света. Однако новая работа показала, что планета с богатой кислородом атмосферой имеет более толстый озоновый слой, что дает миру, вращающемуся вокруг звезды с низким содержанием металлов, большую защиту.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Не все звезды рождаются равными. Они могут быть маленькими, холодными и тусклыми или большими и горячими. И хотя у них есть некоторые общие элементы, их химический состав может сильно различаться. Все потому, что в самом начале истории Вселенной тяжелых элементов не существовало. Водород и гелий были почти всей материей мироздания; из этих элементов родились первые звезды, чьи сердца стали колоссальными реакторами, в которых атомы сталкивались вместе. Чудовищное давление и запредельные температуры позволили получать все более тяжелые вещества в результате подобных интенсивых столкновений.

Когда звезда гибнет, она коллапсирует и буквально сбрасывает в космос огромное количество раскаленной плазмы и излучения. Мощные взрывы первых сверхновых породили еще более тяжелые элементы и засеяли ими космос, чтобы в будущем те были поглощены новыми звездами, рожденными из облаков межзвездной пыли и газа.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Элементы в составе звезды изменяют ее излучение. Звезды с большей долей элементов, более тяжелых, чем водород и гелий, или с более высокой металличностью излучают меньше ультрафиолетового излучения, чем звезды, состоящие из более легкого вещества. И мы знаем, живя здесь, на Земле, что УФ-излучение может нанести вред нежным наземным организмам, вызывая различные типы повреждений ДНК.

Губительный ультрафиолет

Роль УФ-излучения в потенциальной обитаемости инопланетных миров не изучалась, поэтому Шапиро и ее коллеги исследовали Землю в качестве модели.

Инопланетная цивилизация, смотрящая на Солнечную систему с большого расстояния, могла бы счесть планету негостеприимной для жизни. Исследователи говорят, что на нашем нынешнем расстоянии от Солнца уровни излучения в диапазонах длин волн УФ-С и УФ-В «значительно превышают максимально допустимый уровень для земной жизни».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но весь секрет в том, что наша атмосфера блокирует большую его часть: кислород в верхних слоях атмосферы поглощает большую часть УФ-С, а слой озона в средней атмосфере поглощает УФ-В.

УФ-излучение участвует в создании и разрушении озона. Длины волн ниже 240 нанометров разрушают молекулы O2; свободно плавающие атомы O могут затем сталкиваться с молекулами O2 и связываться с ними, образуя O3. Однако более длинные волны разрушают O3 посредством фотодиссоциации. Образующиеся атомы O могут затем рекомбинировать в O2.

На УФ-излучение звезды влияют несколько факторов, в том числе ее металличность и температура. Шапиро и ее команда смоделировали похожие на Землю миры, вращающиеся вокруг звезд, подобных Солнцу, настроив параметры, влияющие на УФ-излучение, чтобы увидеть, какое влияние это окажет на вращающуюся экзопланету.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Они обнаружили, что металличность была более важной, чем температура, влияя на обитаемость экзопланеты, но совершенно противоположным образом. Звезды с более низкой металличностью и большим количеством УФ-излучения с большей вероятностью могут иметь обитаемые миры. Это потому, что то, как УФ-излучение взаимодействует с кислородом в атмосфере, создает лучший экран, в результате чего меньше этого излучения достигает поверхности экзопланеты.

«Парадоксально, но в то время как звезды с более высокой металличностью, которые появились позже в истории Вселенной, излучают меньше УФ-излучения, в насыщенных кислородом планетарных атмосферах связанный с ними звездный спектр излучения допускает меньшее образование O3, что увеличивает проникновение УФ-излучения, делая условия на планетах, вращающихся вокруг эти звезды менее дружелюбны для биосферы на суше», — пишут исследователи.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На текущем этапе звезды с более высокой металличностью еще рано исключать из списка кандидатов на колыбель жизни. Но анализ и характеристика атмосфер экзопланет с помощью таких инструментов, как космический телескоп Джеймса Уэбба, поможет ученым понять, находятся ли они на правильном пути, приблизив нас на один крошечный шаг к обнаружению признаков жизни в далеких мирах.