Что было бы с Землей, если бы вместо Солнца светили другие звезды?

Всемирный день Солнца отмечается 3 мая Автор: Эксперт:

Солнце — желтый карлик, звезда среднего размера. Это не самый распространенный тип звезд в Галактике, и гипотетически возможно, что где-то в небе похожей на Землю планеты горит совсем другое светило. В честь Всемирного дня Солнца, который отмечается 3 мая, «Газета.Ru» вместе с астрономом Владимиром Сурдиным попыталась выяснить, что было бы, если бы место Солнца заняли другие звезды или планеты.

Если бы Солнце было далеко от Земли

Энергия, которую планета получает от звезды, зависит от расстояния между ними и светимости звезды. Поэтому, если представить, что Земля находится в Солнечной системе на месте Нептуна, то для того, чтобы ее поверхности достигало столько же тепла, вместо Солнца был бы нужен голубой гигант — так называют звезды класса B, чрезвычайно крупные и горячие. В сценарии с Землей, расположенной на орбите Нептуна, масса гиганта на месте Солнца должна достигать семи солнечных, а светимость — 900 солнечных.

Однако если бы наша планета находилась в такой системе, человечество заведомо не могло бы существовать. Более того, почти исключена была бы вероятность возникновения жизни в любой форме.

«Связано это не с чрезмерным теплом или холодом, а с тем, что время жизни голубых гигантов невероятно мало по космическим меркам», — объяснил «Газете.Ru» астроном Владимир Сурдин.

Звезда такой массы находится на главной последовательности (время «нормальной» светимости) не более 100 млн лет. Для сравнения, возраст Солнечной системы оценивают примерно в 4,5 млрд лет, а 100 млн лет назад на Земле царствовали динозавры. Точное время возникновения жизни на нашей планете неизвестно, но считается, что в течение первых миллиардов лет она проявлялась исключительно в форме одноклеточных организмов. Так что люди никогда не смогли бы оценить качество жизни под голубым гигантом.

Если бы Солнце было близко к Земле

В противоположном сценарии Земля, наоборот, могла бы находиться около тусклой звезды, но близко к ней. Чем меньше радиус орбиты, тем короче год, и предположим, что он был бы равен 35 земным дням. В таком случае планета бы вращалась на расстоянии около 0,15 а.е. (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца) от звезды — в 2,5 раза ближе, чем Меркурий к Солнцу. Чтобы обеспечить примерно такую же освещенность, звезда должна быть красным карликом класса М с массой в треть солнечной и со светимостью в 0,02 солнечной. Звезд класса М в галактике подавляющее большинство, и у многих из них есть планеты, поэтому в таком сценарии нет ничего фантастического.

Зато фантастическими были бы погодные условия на Земле, окажись она на месте такой планеты. Из-за близости к родной звезде она бы с высокой вероятностью попала в приливный захват, то есть сила притяжения «держала» бы одну из сторон планеты повернутой к солнцу. В результате на одной половине Земли был бы вечный день, на другой — вечная ночь, а между ними — бесконечная заря.

«На первый взгляд может показаться, что на дневной стороне планеты будет слишком жарко, а на ночной — холодно, но это не совсем так. Если у планеты есть плотная атмосфера и, тем более, океаны, тепло распределяется более равномерно, и гипотетически живые организмы могут существовать и там, и там», — рассказал Сурдин.

Побочным эффектом такого метода выравнивания температуры, однако, будет вечный шторм с ураганными ветрами и непрерывные тропические ливни в зоне полудня. Есть и другие проблемы — например, мрачное красное свечение плохо подходит для фотосинтеза, а чтобы атмосферу не сдуло солнечным ветром, планете нужно будет мощное магнитное поле.

Словом, жизнепригодность системы красного карлика — одна из самых актуальных дискуссий в астрономии, и пока сложно представить, как выглядела бы жизнь на такой планете. Возможно, она могла бы существовать только в океане, где влияние ураганов и штормов не так сильно.

Если бы вместо Солнца был Юпитер

Подобная Земле планета может вращаться не только вокруг звезды, но и вокруг планеты-гиганта вроде Юпитера или Сатурна — правда, в таком случае Земля числилась бы не планетой, а спутником. Газовый гигант может вращаться практически на любом расстоянии от родной звезды, в том числе и на таком, где его спутники будут теплыми. В этом случае климат на Земле, скорее всего, был бы сравним с текущим — разве что ночью над головой вместо Луны всходил бы красивый (или не очень) газовый гигант.

Интересен также другой сценарий: если бы планета и Земля-спутник располагались вдали от звезды, там, где находятся Юпитер и Сатурн в Солнечной системе.

«В таком случае планета была бы покрыта льдом, подобно Европе или Энцеладу (спутники Юпитера и Сатурна соответственно. — «Газета.Ru»). Однако это бы не исключало развития жизни. Солнце — не единственный источник тепла, и спутники многих планет-гигантов разогреваются изнутри за счет приливной деформации и распада радиоактивных элементов ядра», — пояснил Сурдин.

В результате под коркой льда на Земле могла бы существовать жидкая вода. Формировала бы она глобальный (или крупный) океан — неизвестно: для этого он должен быть достаточно глубоким или полагаться на очень мощный внутренний разогрев. Но почти наверняка пузыри жидкой воды существовали бы вблизи горячих источников и геологических разломов.

Могла ли бы на такой Земле появиться жизнь — вопрос не праздный и не теоретический, поскольку Европа и Энцелад и есть ледяные миры, исследование которых считается важнейшей задачей XXI века. Если бы наша Земля находилась в их условиях, то подо льдом точно не был бы возможен фотосинтез. Но и на нашей планете он появился не сразу, а в ходе длительной эволюции. До него одноклеточные организмы полагались на хемосинтез, то есть получали энергию из растворенных в воде веществ. Такие бактерии и сейчас живут в районах горячих источников, где кормятся целые глубоководные экосистемы, включающие в себя червей, моллюсков и членистоногих.

Однако многоклеточные организмы полагаются на кислород, произведенный фотосинтезирующими, и без него они едва ли смогли бы снабжать себя энергией. Возможны ли другие пути получения кислорода — вопрос открытый, но если да, то гипотетическая цивилизация разумных существ могла бы возникнуть у водных обитателей, будь они похожи на осьминогов, рыб, крабов или на что-то неведомое.

Если бы вместо Солнца была двойная звезда

Двойные звездные системы встречаются в галактике очень часто, до 40% от общего количества вместе с тройными. Планета в таком случае может вращаться либо вокруг двух тесно расположенных звезд сразу, либо вокруг одной из них, если вторая далеко. Астрономы считают, что для стабильности орбиты планеты расстояние между ней и светилом должно быть либо в десять раз больше, чем между двумя звездами (при тесном расположении), либо в десять раз меньше (при далеком). Иначе аналог Земли вылетел бы из системы.

При тесном расположении двух звезд в небе над Землей висели бы сразу два Солнца. Если бы у нашего светила был близнец-компаньон и обе звезды вращались бы вокруг общего центра масс на дистанции в 0,08 а.е. (1/12 радиуса земной орбиты), то максимальное видимое расхождение между ними составило бы примерно восемь солнечных дисков. Две звезды совершали бы полный оборот вокруг центра за несколько дней.

«Если бы Земля находилась в плоскости эклиптики, то солнца бы регулярно затмевали друг друга, снижая общую яркость освещения вдвое», — рассказал Сурдин. Сложно представить, какую мифологию выдумали бы люди, если бы на небе было два примерно равных светила, которые то сходятся, то расходятся, а периодически прячутся друг за друга. Если в нашем мире Солнце часто отождествляли с бегущей по небу колесницей, то в предложенном сценарии скорее напрашивается аналогия с собачьим боем — псы кружат, пытаясь вцепиться друг в друга, и при этом постепенно смещаются в сторону.

При далеком расположении двух звезд облик неба на Земле был бы совсем другим. Его освещало бы ночное светило, совершенно не похожее ни на что, известное людям. Если бы вторая солнцеподобная звезда располагалась чуть дальше орбиты Сатурна (10–12 а.е.), она бы путешествовала по небу, как он: всходила бы ночью на востоке и заходила на западе, но с годами сильно меняла бы положение. В годы противостояний такая звезда была бы в зените в полночь, а в годы соединений находилась бы рядом с солнцем на дневном небосклоне. Интересными были бы практические эффекты: такая звезда была бы во многие тысячи раз ярче Луны в полнолуние, но не смогла бы играть роль Солнца, поскольку, все же, была бы в десятки раз его тусклее. Подобные расчеты всегда условны, но, скорее всего, восход второй звезды обращал бы ночь в ранние сумерки. С учетом того, что такая звезда была бы видна на ночном небе не всегда, возможно, человечество выделило бы на календаре годы света и годы тьмы, когда ночь наступает по-настоящему.

Если бы Солнце находилось рядом с черной дырой

Этот сценарий на первый взгляд кажется наиболее загадочным, но на самом деле он самый скучный. Обычная черная дыра, располагайся она хоть поблизости от Солнца, на месте Проксимы Центавры, никак не влияла бы на жизнь на Земле. Даже если бы масса дыры в десятки раз превышала солнечную, ее гравитация не оказывала бы значимого влияния на движение планет Солнечной системы, и уж тем более в районе Земли не проявлялись бы характерные для черных дыр особенности пространства-времени, описываемые теорией относительности. «Иными словами, черная дыра ведет себя как обычная звезда, только не светит», — объяснил Владимир Сурдин.

Немного иначе обстояли бы дела, если бы на черную дыру падала какая-то материя. В таком случае вокруг нее возник бы аккреционный диск, который стал бы источником рентгеновского излучения. Оно считается неблагоприятным фактором для жизни, но не сильным. Аккреционные диски бывают разными, но условно можно считать, что Земля находилась бы под непрерывной солнечной вспышкой — неприятно, но точно не стерилизует планету.

Так что если кто-то хочет представить на месте Солнца другую звезду в художественных целях, лучше всего выбрать двойную систему. Человечество в этом случае могло бы быть примерно тем же, но с совершенно другой мифологией и культурой — а это то, что так любят в фантастике.

Что думаешь? Комментарии