12 биологических новостей в картинках

Вообще, мы серьезные люди. Гранит науки хрустит на наших зубах. Мы освещаем такие суровые, такие сложные закоулки биологического знания, до которых не дотянулись фонари других научно-популярных сайтов. Но иногда нам так хочется подурачиться. И рассказать о науке веселым языком, показать ее под другим углом. Нарисовать забавных картинок, написать легкий и смешной текст. Поэтому мы и открыли новую рубрику — «12 биологических новостей в картинках».

Интеллектуальный партнер этих иллюстрированных рассказов — АО РВК.

Информация о существовании Проксимы Центавра b (коротко — просто Проксимы b) просочилась в сеть 12 августа 2016-го. Буквально через две недели после этого, 24 августа, сотрудники Европейской южной обсерватории подтвердили слухи об открытии новой планеты [1]. А в интернете появилось сразу несколько препринтов научных статей, авторы которых обсуждали ее обитаемость [2]. Впоследствии ряд этих статей вышел в журнале Astronomy & Astrophysics [3].

Для начала надо сказать, как планету открыли. Не все биологи сильны в физике, так что тем более стóит отметить метод, позволивший «увидеть» потенциальную ближайшую к нам обитаемую планету. Он носит название метод лучевых скоростей или метод Доплера. Дело в том, что не только звезда влияет на принадлежащие ей планеты, но и планеты изменяют поведение своей звезды. Гравитация планеты немного сдвигает радиальную скорость связанной с ней звезды, как бы раскачивая ее. Изменения такого рода регистрируют спектрографы, ведь при этом спектр звезды меняется.

Чтобы планета существенно влияла на движение своей звезды, она должна быть довольно крупной — иметь массу никак не меньше земной, а лучше хотя бы в несколько раз больше. Так что можно точно сказать, что Проксима b «упитаннее» нашего космического дома. Известно даже, насколько — в 1,3 раза.

Что еще мы знаем об этой планете? Известно, что она на 300 миллионов лет старше Земли, а значит, если жизнь там когда-то возникла, у нее было больше времени на развитие. Как знать, может, проксимовцы уже разрабатывают аппараты, способные летать не намного медленнее скорости света? Как бы то ни было, слетать проверить это мы пока не можем: с нашими нынешними космическими движками это займет десятки тысяч лет, и то при условии, что на полет потратят триллионы долларов.

Также известно, что «хозяйка» Проксимы b, звезда Проксима Центавра, — красный карлик. Спектр излучения звезд такого типа резко отличается от солнечного. Красные карлики выдают гораздо больше ультрафиолета, чем желтые, такие как Солнце. Кроме того, они «балуют» свои планеты рентгеновским излучением. Но в случае Проксимы b это может быть не так страшно. Атмосфера там, судя по всему, весьма плотная, хорошо задерживающая разные пагубные лучи. Тем не менее на заре своих времен планета вряд ли была обитаема: тогда Проксима Центавра выдавала очень уж много ультрафиолета и рентгеновского излучения, и только потом «остепенилась».

Жесткое ультрафиолетовое излучение играет с жизнепригодностью злую шутку, потому что расщепляет молекулы воды на водород и кислород. Водород к тому же легко улетучивается с планет с умеренной гравитацией. Раз так, ученым следовало подсчитать, сколько воды могла потерять Проксима b за то время, пока ее красный карлик «плохо себя вел». Пусть плотность атмосферы этой экзопланеты примерно такая же, как у Земли. Тогда Проксима b могла потерять от 0,4 до 0,9 от объема земных океанов. Кажется, что это много, а на деле — довольно мало, если учесть, что наша Земля за свою историю потеряла четверть, а то и больше воды своих океанов. А кроме того, существенная часть потерь может быть восстановлена за счет воды, содержащейся в мантии планеты. Раз так, скорее всего, воды на Проксиме b сейчас хватает. Притом эта вода жидкая: планета в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, а стало быть, там довольно тепло.

В октябре 2016 даже появилась гипотеза, что океан на Проксиме b может иметь глубину до 200 километров [6], [7]. Она основана на расчетах диаметра планеты в зависимости от ее состава при известной массе (напомним, это 1,3 земной). По мнению авторов научной статьи, Проксима b наверняка имеет компактное ядро из силикатов, сверху покрытое водой. Масса воды составляет едва ли не половину от массы всей планеты.

Самое интересное, что подобное обилие воды не помогает жизни, а скорее снижает вероятность ее наличия на Проксиме b. Дело в том, что такая толща H₂О создает у дна слишком сильное давление. В таких условиях даже горячая вода может превратиться в экзотический вариант льда — настолько необычный, что на Земле его нет. Он вберет в себя до 95% от общей массы воды на планете. Но лед — он и есть лед: его корка не даст океану сообщаться с силикатным ядром, а значит, соли будет неоткуда взяться. Ну а дистиллированная вода — далеко не лучшее место для возникновения и поддержания жизни. Вспомним школьно-хрестоматийные клетки крови, набухающие и даже лопающиеся под действием воды с минимальным содержанием солей.

С другой стороны, такая суровая модель Проксимы b — крайность. Океан там может быть и не настолько глубоким, все зависит от физических параметров, «вбиваемых» в программу. Их значения только предстоит экспериментально подтвердить.

Что касается климата, тут вопрос сложный. Планета находится близко к своей звезде, а значит, их взаимное притяжение может мешать Проксиме b вращаться вокруг своей оси. Как итог, планета, вероятно, все время повернута к своему светилу какой-то одной стороной, очень теплой, а другое ее полушарие все время холодное. Правда, разницу температур «дневной» и «ночной» сторон может существенно сгладить плотная атмосфера. Она, скорее всего, на Проксиме b есть.

Кстати, расчеты, опубликованные уже в 2017 году [8], понизили вероятность того, что планета толком не вращается вокруг своей оси [9]. Они показали, что орбита Проксимы b довольно-таки вытянутая: ее эксцентриситет составляет 0,25. А это означает, что как минимум в крайних точках своей орбиты планета не так уж сильно притягивается звездой. Вероятно, на ней, как и на нашем Меркурии, сутки равны 2/3 от ее же года и в данном случае длятся около одной земной недели. Все вместе это означает, что разница в климате в различных точках экзопланеты не столь велика, так что шансы обнаружить там жизнь повышаются.

Один из самых выдающихся астрономов 2016 года по версии журнала Nature Гиллем Англад-Эскуде даже пофантазировал на тему того, как такая жизнь будет выглядеть [10]. Он рассказал в интервью одному испанскому научно-популярному изданию, что «проксимианские» растения, если таковые имеются, выглядят необычно, потому что в излучении Проксимы Центавра больше всего не различимой для нашего глаза инфракрасной части спектра. Зато видимого света зеленых оттенков, как у Солнца, этот красный карлик почти не дает. Таким образом, чтобы максимально эффективно выживать под его лучами, растениям на Проксиме b хорошо бы иметь красноватый оттенок, а никак не зеленый.

Необычно может выглядеть не только местная флора. Фауна у красных карликов тоже будет слегка непривычной. Если предположить, что биосфера там дошла до крупных многоклеточных, то среди них не будет аналогов белых медведей, песцов и прочих зайцев в зимней раскраске. Она там просто не имеет смысла. 95 процентов излучения Проксимы Центавра — инфракрасное. Снег и лед в нем «черные», то есть хорошо поглощают свет и, в отличие от Земли, быстро тают даже при коротком дне. Устойчивый снежный покров зимой в таких условиях маловероятен — так же, как и животные в «зимней» маскировочной окраске.

В общем, есть ли на Проксиме b жизнь или нет, стопроцентно достоверно сказать пока не получится. Но имеющаяся на данный момент информация свидетельствует: пациент скорее жив, чем мертв. И если он жив, мы теоретически можем увидеть на нем много интересного.

Автор благодарит своего коллегу Александра Березина за бесценную помощь, оказанную при подготовке текста.

Литература

1. Guillem Anglada-Escudé, Pedro J. Amado, John Barnes, Zaira M. Berdiñas, R. Paul Butler, et. al.. (2016). A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. Nature. 536, 437-440;
2. Ортега И. (2016). Европейские учёные высоко оценили жизнепригодность Проксимы b. «Лайф»;
3. Martin Turbet, Jérémy Leconte, Franck Selsis, Emeline Bolmont, François Forget, et. al.. (2016). The habitability of Proxima Centauri b. A&A. 596, A112;
4. Дикий-дикий космос;
5. Рецензия. Михаил Никитин «Происхождение жизни. От туманности до клетки»;
6. B. Brugger, O. Mousis, M. Deleuil, J. I. Lunine. (2016). POSSIBLE INTERNAL STRUCTURES AND COMPOSITIONS OF PROXIMA CENTAURI b. ApJ. 831, L16;
7. Ортега И. (2016). Астрофизики: Планета у ближайшей к Солнцу звезды покрыта гигантским океаном. «Лайф»;
8. Brown R.A. (2017). On the eccentricity of Proxima b. Ap. J.;
9. Ортега И. (2017). Ближайшая к Земле экзопланета оказалась лишена вечного дня и вечной ночи. «Лайф»;
10. Ортега И. (2016). Астроном года: Планета у ближайшей звезды покрыта странной растительностью. «Лайф»..