Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Кроме того, отсутствие суши делает невозможным круговорот углерода. В главе 12 мы говорили о нем как о термостате нашей планеты, обеспечивающим регулировку температуры на поверхности за счет изменения количества углекислого газа в атмосфере. При увеличении температуры на планете в результате реакций с поверхностными горными породами из атмосферы удаляется большее количество углекислого газа. При падении температуры эти реакции замедляются, уровень углекислого газа в атмосфере повышается, а вместе с ним — и количество улавливаемого тепла. В отсутствие горных пород на поверхности этот механизм температурной регуляции не может полноценно функционировать.

А что, если необходимые реакции протекали бы на поверхности океана? Моря на Земле поглотили в 10 раз больше углекислого газа, чем содержится в воздухе. На планете, целиком покрытой океаном, произошло бы то же самое, но такой механизм иначе как «дьвольским термостатом» не назовешь. Наиболее эффективно процесс поглощения углекислого газа морями происходит тогда, когда температура падает. Моря при повышении температуры вытягивают из атмосферы меньше углекислого газа, из-за чего в ней остается большее количество тепла. Когда происходит обратное, и планета охлаждается, благодаря морям из атмосферы удаляется больше углекислого газа и больше тепла покидает планету. Поэтому океан, покрывающий всю поверхность планеты, будет не препятствовать процессу изменения температуры планеты, а ускорять его.

В отсутствие механизма компенсации температурных колебаний зона умеренных температур планеты-океана сужается до размеров тонкой полосы. Если представить себе суперземлю, лишенную возможности адаптироваться к избытку или недостатку излучения звезды, как это делает Земля, океаны на ней будут сохранять жидкую форму только там, где для этого существуют идеальные условия. Таким образом, вероятность, пусть и очень небольшая, того, что планета пригодна для жизни, все-таки сохраняется. Еще один повод для сдержанного оптимизма связан с огромными размерами океана, обеспечивающими исключительно низкие темпы изменения его температуры. Если, двигаясь по вытянутой орбите, покрытый глубоким океаном мир хотя бы какое-то время находится в зоне умеренных температур, он может оставаться пригодным для жизни даже в таких условиях, в которых из-за колебаний температуры на поверхности землеподобного мира не осталось бы ничего живого.

На планете, покрытой неглубоким океаном, шансы жизни на выживание несколько выше. При небольшой глубине уровень давления будет недостаточным для формирования льдов, а значит, ничто не будет препятствовать взаимодействию воды с горными породами на океанском дне. Таким образом, на такой планете могут быть как гидротермальные выходы, так и слабо выраженный углеродный цикл. Морская вода способна превращать углекислый газ в твердые породы в рамках того же процесса, что и на суше. Проблема в том, что океанское дно не может столь же точно отражать температуру на поверхности планеты, как суша, что делает работу такого естественного термостата намного менее эффективной. Уступая в этом смысле в эффективности Земле, покрытая неглубоким океаном планета должна лучше справляться с изменениями среды, чем ее глубоководный аналог.

При всех трудностях развития жизни на покрытых неглубоким океаном планетах есть одно важное обстоятельство, которое может склонить чашу весов в их пользу. На планете земного типа поверхность — далеко не единственное место, где имеется вода. На Земле значительная ее часть в результате впитывания воды горными породами оказалась заключена в мантии. При перемещении тектонических плит происходит обмен водой между резервуарами на поверхности и в мантии. При опускании океанической коры вода попадает в мантию, а затем возвращается на поверхность через жерла вулканов. Благодаря более мощной гравитации на суперземле обмен между двумя резервуарами будет происходить под более высоким давлением, что приведет к выталкиванию в мантию большего количества жидкости. В определенный момент в результате ухода воды в недра плоское дно океана на суперземле может частично обнажиться. С появлением суши планета утратит типичные черты покрытого водой мира — на ней возобновится круговорот углерода.

Оценить эффективность процесса выталкивания воды в подземные резервуары довольно трудно. Отчасти это объясняется тем, что мы не знаем, сколько именно воды находится в земной мантии. Если примерно столько же, сколько в океанах на поверхности, то такого соотношения вполне хватит, чтобы планета массой 10 масс Земли с тектонической активностью плит не стала планетой-океаном. Такая оценка представляется вполне справедливой и даже немного осторожной. Так что исключать крупные каменистые планеты из рядов потенциально пригодных для жизни миров пока еще рано.