Максим Іванович Дідрук - Теорія неймовірності, Максим Іванович Дідрук

тім, що загальна інтенсивність окремого діапазону не відіграє ролі. Для фотосинтезу значно важливіша енергія окремих фотонів, які поглинають молекули хлорофілу. Наше Сонце випромінює дуже багато червоних фотонів, але більша довжина хвилі червоного світла означає, що окремо взятому червоному фотонові притаманна менша енергія. Натомість сині фотони переносять більше енергії, але останніх менше, зокрема через те, що досить багато їх розсіюється в атмосфері. У такий спосіб, шляхом адаптації до земних умов, рослини навчились отримувати вигоду з численних червоних фотонів і потужної енергії окремих синіх фотонів. Ось вам і остаточна відповідь на запитання, чому трава зелена: фотони зеленого світла не такі численні, як червоні, та позбавлені такої енергії, як сині; вони не відзначаються ні кількістю, ні якістю, тож природа вирішила їх не використовувати. Не марнувати на них зусилля.

Зв’язок між енергією окремих фотонів і виглядом земної біосфери дає змогу пофантазувати про вигляд імовірної біосфери на планетах довкола зірок, відмінних від нашого Сонця. Уявіть собі світ, який обертається в межах придатної для життя зони біля коричневого карлика, крихітної зорі завбільшки з Юпітер із надзвичайно низькою світністю. Інтенсивність світла, яке надходить від коричневого карлика, така незначна, що рослини на цій планеті майже напевно будуть… чорними. Для того щоби поглинати всю енергію, яку лише вдасться добути з вічно тьмяного світла.

Власне, на вигляді біосфери позначається не тільки розмір і світність зорі, а і її хімічний склад, як-от співвідношення вмісту вуглецю та кисню. Склад зорі корелює зі складом протопланетного диска, тобто частинок пилу, залучених до формування планет, а це відсилає до висновків про тектоніку окремо взятої кам’янистої планети та її вплив на виникнення чи не виникнення життя. Але це вже інша історія.

Як склад зорі впливає на життя на планетах

Оскільки зорі — це велетенські кулі з розжареного водню та гелію, що різняться лише розмірами, здавалось би, про який вплив ідеться? Утім, означення «кулі з водню» справедливе тільки для зір першого покоління, які з’явилися на початку еволюції Всесвіту. Вони не містили нічого, крім водню та гелію, бо інших елементів іще не існувало. Ці зорі були надзвичайно масивними, еволюціонували швидко та зрештою спалахували надновими. У спалахах народжувалися всі інші елементи періодичної системи, й коли зірки першого покоління змінювали нові сонця, вони входили до їхнього складу. Відповідно, зорі другого та наступних поколінь — це все ще кулі з розжареного водню та гелію, проте вже з домішками важчих елементів, зокрема вуглецю та кисню. І саме співвідношення домішок впливає на те, чи може на планетах довкола зорі існувати життя.

Щоправда, варто пам’ятати, що згаданий вплив є опосередкованим. Хімічний склад зорі ідентичний хімічному складові протопланетного диска, який обертається довкола неї. За складом протопланетного диска можна судити про геологічну будову кам’яних планет, які з нього поставали. Геологічна будова, відтак, визначає, якою буде й чи буде взагалі тектоніка на цих планетах. А вже тектоніка, тобто рух планетарної кори, безпосередньо дотична до зародження життя.

Отже, підсумуємо. Спершу були надмасивні зорі в основному з водню. Вони вибухали, й у горнилах цих вибухів утворювалися важчі елементи. Згодом їхнє місце посідали зорі другого покоління, а зі щільного газового диска, що закручувався довкола них, виникали планети. Зоряний вітер здував водень і гелій на периферію системи, де з них формувалися газові гіганти, тоді як важчі елементи залишалися ближче до зорі, поступово злипаючись у менші за розміром кам’яні планети.

Тепер про власне вплив тектоніки. Наше Сонце — це зоря, що порівняно багата на вуглець. Співвідношення ядер вуглецю та кисню в ньому становить 0,5. Це немало. І це добре, бо вуглець, хоч і набагато важчий за водень, також видувається сонячним вітром і конденсується переважно в зовнішній частині Сонячної системи. На Землі його порівняно мало, десь близько 0,2 % за масою. Та цього якраз достатньо. Якби ця частка була ще меншою, вуглецю банально не вистачило б на формування біосфери.

З іншого боку, надмір вуглецю також не сприяє появі життя. Візьмімо, до прикладу, систему 55 Рака. Це подвійна зоряна система в сузір’ї Рака. Першою з її компонент є сонцеподібна зоря 55 Рака А, другою — червоний карлик 55 Рака Б. Довкола зорі 55 Рака А обертаються п’ять планет, одна з яких належить до класу суперземель і має вигляд скелястого світу, приблизно вдвічі більшого за Землю. Ця суперземля розташована близько до зорі, тож на ній надто спекотно. Але що якби вона оберталася в зоні, де вода може існувати в рідкій формі? Чи могло б на ній зародитися життя?

Відповідь: ні.

Для того щоби зрозуміти, чому так, передусім потрібно з’ясувати, як сприятливі для життя умови пов’язані з тектонікою. Земля на 95 % складається із заліза, кремнію, кисню та магнію. Залізо зосереджене в ядрі, решта елементів — у силікатній мантії та корі. В’язкість силікатної мантії є порівняно невисокою, що дає змогу земній корі немовби ковзати її поверхнею. Це дуже важливо. Ковзання виштовхує на поверхню силікатні породи, які, контактуючи з повітрям, видаляють із нього вуглекислий газ. Із певних причин, на яких ми зараз не зупинятимемося, 700 мільйонів років тому цей процес припинився на Венері. Вивергнутий вулканами вуглекислий газ накопичився в атмосфері, спричинивши кошмарний парниковий ефект і перетворивши Венеру на справжнє пекло. Відомий також протилежний процес: завдяки руху літосферних плит земна кора тріскає та випускає вуглець назад у повітря. В історії Землі були періоди, коли планета нагадувала суцільну та безкраю крижану пустелю. Останній такий — кріогенійський період Неопротерозойської ери, що почався близько 720 мільйонів років тому та закінчився 635 мільйонів років тому. Землю в цей час цілком і повністю вкривали льодовики. Крига лежала навіть на екваторі та відбивала значну частину сонячного світла. Планета не мала б жодного шансу розмерзнулися, якби не… вулканізм. Тиск газів у магмі зумовив колосальні виверження, вуглець рвонув у атмосферу — і Земля відтанула. Якби не тектоніка, планета так і лишилась би крижаною кулькою. Сьогодні не було б ані нас, ані тварин, ані рослин, ані комах. Нічого не було б. Може, хіба які морозостійкі мікроби. Тож тектоніка є таким собі рандомним реостатом, який регулює клімат упродовж геологічних епох, вберігаючи планету й від перегрівання, і від перетворення на крижану пустку.

А тепер повернімося до суперземлі, про яку згадували раніше. Співвідношення вуглецю та кисню в зорі 55 Рака А становить 1,12. Тобто вуглецю на планеті дуже й дуже багато. І це