Реликтовое излучение могло сделать обитаемой любую планету ранней Вселенной
Реликтовое излучение могло сделать обитаемой любую планету ранней Вселенной
Первые планеты, пригодные для жизни, могли возникнуть всего через 15 млн лет после Большого взрыва. Причём в массовом порядке, и климат на них мог быть значительно стабильнее земного.
Абрахам Лёб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (США) однажды задумался: а когда вообще могла возникнуть жизнь во Вселенной? И каковы были условия для её существования, так сказать, в первую эпоху?
И вот что он надумал. В стандартной ΛCDM-космологии первые звездообразующие гало внутри нашего объёма Хаббла могли начать формироваться лишь через 15 млн лет после Большого взрыва. В ту пору средняя плотность материи в миллион раз превосходила сегодняшнюю, а температура реликтового изучения была равна 273-300 K (0-30 °C). Как справедливо замечает учёный, это значит, что при наличии в тот период каких бы то ни было твёрдых планет жидкая вода на их поверхности могла существовать вне зависимости от степени их удаления от своего солнца.
Планетные системы с жидкой водой всего через 15 млн лет после Большого взрыва? Да, не каждый день теоретики высказывают столь девиантные гипотезы. (Иллюстрация University of Hertfordshire.)
Транслируя его тезисы в более современные примеры, сообщим следующее: с такой температурой реликтового излучения в нынешних условиях океаны плескались бы и на спутнике Урана Тритоне, и даже на карликовых планетах вроде Плутона и более далёких от Солнца. Да хоть в облаке Оорта, если там есть тела с гравитацией, которой хватит для удержания гидросферы!
[Spoiler (click to open)]
Иными словами, для красных смещений в диапазоне 100 < (1 + z) < 110 при наличии планет с водой условия для возникновения жизни были несравнимо лучше, чем сегодня в любой планетной системе.
Но чтобы образовались твёрдые планеты с водой, нужно иметь некоторое количество тяжёлых элементов, коих в первые 15 млн лет жизни Вселенной просто не было. Откуда взялась вода для того же кислорода?
Г-н Лёб и сам задаётся этим вопросом. Но отвечает на него очень необычно. Исходя из того, что первоначальные параметры материи Вселенной и её распределение в пространстве были идеально гауссовыми, он показывает, что первые звёзды могли породить первые планеты в районе красного смещения z = 78, а никак не 100 и тем более не 110, то есть много позже 15 млн лет от начала времён.
Но есть деталь: по сути, первичные гало, в которых образовывались первые звёзды, должны быть распределены чертовски негауссово, совсем неравномерно, и любые отклонения от равномерной плотности (а исследователь оценивает их до 8,5σ) на момент возникновения таких гало должны были резко увеличить вероятность формирования планет в той весьма ранней Вселенной. Насколько резко?
Увы, точные временные границы образования первых твёрдых планет из современных данных не вытекают. Тем не менее в теории уже для красных смещений (1 + z) = 100 - 110, относящихся к первому-второму десятку миллионов лет после Большого взрыва, они могли привести к формированию как массивных звёзд, так и планет, содержащих наработанные ими тяжёлые элементы и даже обладающих запасами воды. С учётом нагрева реликтовым излучением, уверен автор, вода должна была быть жидкой.
Сразу подчеркнём: эти выводы предельно далеко отстоят от принятых сегодня взглядов, согласно которым 15 млн лет после «возникновения» Вселенной был, извините, «бардак», и до жизни тогда было так же далеко, как КНДР до колонизации Альфы Центавра. Несомненно, каждый вывод, сделанный известным астрофизиком, вызовет шквал критики, и мы вряд ли найдём желающих согласиться с ним вполне. И всё-таки обратить внимание на его тезисы стоит. Уже с десяток лет на наших глазах происходит постоянное «отталкивание» хронологической границы возникновения первых галактик всё дальше и дальше вглубь вселенской истории. В итоге самые древние из известных объектов такого рода уже моложе конца эпохи реионизации! Более того, даже самые ранние из известных галактик так богаты тяжёлыми элементами, что, несомненно, им предшествовало не одно поколение звёзд и их химическая эволюция уже через 700 млн лет после Большого взрыва была очень долгой и сложной. Таким образом, полностью исключить вариант г-на Лёба как неправдоподобный пока не получится.
Хорошо, предположим, экстраординарные суждения о пригодных для жизни планетных системах через 15 млн лет не только плод буйной фантазии блестящего теоретика. Но что из этого следует?
Абрахам Лёб - интересный человек. Для него из этого следует только одно: «Возможность того, что химия жизни возникла в нашей Вселенной всего лишь через 15 млн лет после Большого взрыва, служит доводом против объяснения значения космологической постоянной с помощью антропного принципа».
Коротко о постоянной и принципе: физики не знают, почему значение космологической постоянной столь мало, но при этом не равно нулю. Однако хорошо понимают, что, окажись оно другим, нас - живых существ - не было бы вовсе.
Поэтому в 1980-х было предложено так называемое антропное объяснение малого значения космологической постоянной. В несколько огрублённой форме это вот что: мы видим её такой, потому что если бы она была иной, то видеть её было бы некому. Не всех это устраивает. Можно ведь сказать, что вы видите себя в зеркале потому, что если бы вас не было, то вы не могли бы себя в нём видеть. Но что это даёт? Так ведь что угодно можно «объяснить», по сути ничего особенно не объясняя... Среди таких нелюбителей антропного принципа и г-н Лёб, а отсюда и его космопалеонтологические поиски жизни в периоде, отстоящем от нас на 13,7 млрд лет.
HIP 11952, самый древний из подтверждённых носителей планетарной системы, имеет возраст около 13 млрд лет и находится всего в 375 световых годах от нас. Если г-н Лёеб прав, то почему жизнь из таких систем ещё не заселила всю Вселенную? (Иллюстрация Timotheos Samartzidis.)
На самом деле одним ударом по изначально не вполне убедительному антропному принципу дело не ограничивается. Вывод Абрахама Лёба в случае его соответствия реальности означает, что развитие жизни могло начаться не просто рано, а рано необычайно, и в совсем иных условиях. Следовательно, углубляются и парадокс Ферми, и загадка «великого фильтра» - процесса, то ли существующего, то ли нет, который ведёт к гибели разумных цивилизаций.
Дело в том, что если жизнь могла возникать буквально на каждой планете ранней Вселенной, то первые планетарные системы должны быть наполнены ею «до упора» - ибо по меньшей мере часть подобных планет сохранила потенциальную жизнепригодность на очень долгое время. А с учётом последних данных, касающихся возможности переноса живых организмов и их спор метеоритно-астероидным путём, даже после падения температуры реликтового излучения соответствующие первоорганизмы могли колонизировать другие планетные тела ещё до гибели своих первичных биосфер, благо расстояния между планетарными системами в ту пору были в огромное количество раз меньше, чем сегодня. Следовательно, вероятность возникновения жизни и на планетах в зоне обитаемости вокруг стабильных звёзд (вроде HIP 11952) должна быть намного выше, чем сегодня.
Отчёт об исследовании будет опубликован в журнале Astrobiology, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Александр Березин
Первые планеты, пригодные для жизни, могли возникнуть всего через 15 млн лет после Большого взрыва. Причём в массовом порядке, и климат на них мог быть значительно стабильнее земного.
Абрахам Лёб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (США) однажды задумался: а когда вообще могла возникнуть жизнь во Вселенной? И каковы были условия для её существования, так сказать, в первую эпоху?
И вот что он надумал. В стандартной ΛCDM-космологии первые звездообразующие гало внутри нашего объёма Хаббла могли начать формироваться лишь через 15 млн лет после Большого взрыва. В ту пору средняя плотность материи в миллион раз превосходила сегодняшнюю, а температура реликтового изучения была равна 273-300 K (0-30 °C). Как справедливо замечает учёный, это значит, что при наличии в тот период каких бы то ни было твёрдых планет жидкая вода на их поверхности могла существовать вне зависимости от степени их удаления от своего солнца.
Планетные системы с жидкой водой всего через 15 млн лет после Большого взрыва? Да, не каждый день теоретики высказывают столь девиантные гипотезы. (Иллюстрация University of Hertfordshire.)
Транслируя его тезисы в более современные примеры, сообщим следующее: с такой температурой реликтового излучения в нынешних условиях океаны плескались бы и на спутнике Урана Тритоне, и даже на карликовых планетах вроде Плутона и более далёких от Солнца. Да хоть в облаке Оорта, если там есть тела с гравитацией, которой хватит для удержания гидросферы!
[Spoiler (click to open)]
Иными словами, для красных смещений в диапазоне 100 < (1 + z) < 110 при наличии планет с водой условия для возникновения жизни были несравнимо лучше, чем сегодня в любой планетной системе.
Но чтобы образовались твёрдые планеты с водой, нужно иметь некоторое количество тяжёлых элементов, коих в первые 15 млн лет жизни Вселенной просто не было. Откуда взялась вода для того же кислорода?
Г-н Лёб и сам задаётся этим вопросом. Но отвечает на него очень необычно. Исходя из того, что первоначальные параметры материи Вселенной и её распределение в пространстве были идеально гауссовыми, он показывает, что первые звёзды могли породить первые планеты в районе красного смещения z = 78, а никак не 100 и тем более не 110, то есть много позже 15 млн лет от начала времён.
Но есть деталь: по сути, первичные гало, в которых образовывались первые звёзды, должны быть распределены чертовски негауссово, совсем неравномерно, и любые отклонения от равномерной плотности (а исследователь оценивает их до 8,5σ) на момент возникновения таких гало должны были резко увеличить вероятность формирования планет в той весьма ранней Вселенной. Насколько резко?
Увы, точные временные границы образования первых твёрдых планет из современных данных не вытекают. Тем не менее в теории уже для красных смещений (1 + z) = 100 - 110, относящихся к первому-второму десятку миллионов лет после Большого взрыва, они могли привести к формированию как массивных звёзд, так и планет, содержащих наработанные ими тяжёлые элементы и даже обладающих запасами воды. С учётом нагрева реликтовым излучением, уверен автор, вода должна была быть жидкой.
Сразу подчеркнём: эти выводы предельно далеко отстоят от принятых сегодня взглядов, согласно которым 15 млн лет после «возникновения» Вселенной был, извините, «бардак», и до жизни тогда было так же далеко, как КНДР до колонизации Альфы Центавра. Несомненно, каждый вывод, сделанный известным астрофизиком, вызовет шквал критики, и мы вряд ли найдём желающих согласиться с ним вполне. И всё-таки обратить внимание на его тезисы стоит. Уже с десяток лет на наших глазах происходит постоянное «отталкивание» хронологической границы возникновения первых галактик всё дальше и дальше вглубь вселенской истории. В итоге самые древние из известных объектов такого рода уже моложе конца эпохи реионизации! Более того, даже самые ранние из известных галактик так богаты тяжёлыми элементами, что, несомненно, им предшествовало не одно поколение звёзд и их химическая эволюция уже через 700 млн лет после Большого взрыва была очень долгой и сложной. Таким образом, полностью исключить вариант г-на Лёба как неправдоподобный пока не получится.
Хорошо, предположим, экстраординарные суждения о пригодных для жизни планетных системах через 15 млн лет не только плод буйной фантазии блестящего теоретика. Но что из этого следует?
Абрахам Лёб - интересный человек. Для него из этого следует только одно: «Возможность того, что химия жизни возникла в нашей Вселенной всего лишь через 15 млн лет после Большого взрыва, служит доводом против объяснения значения космологической постоянной с помощью антропного принципа».
Коротко о постоянной и принципе: физики не знают, почему значение космологической постоянной столь мало, но при этом не равно нулю. Однако хорошо понимают, что, окажись оно другим, нас - живых существ - не было бы вовсе.
Поэтому в 1980-х было предложено так называемое антропное объяснение малого значения космологической постоянной. В несколько огрублённой форме это вот что: мы видим её такой, потому что если бы она была иной, то видеть её было бы некому. Не всех это устраивает. Можно ведь сказать, что вы видите себя в зеркале потому, что если бы вас не было, то вы не могли бы себя в нём видеть. Но что это даёт? Так ведь что угодно можно «объяснить», по сути ничего особенно не объясняя... Среди таких нелюбителей антропного принципа и г-н Лёб, а отсюда и его космопалеонтологические поиски жизни в периоде, отстоящем от нас на 13,7 млрд лет.
HIP 11952, самый древний из подтверждённых носителей планетарной системы, имеет возраст около 13 млрд лет и находится всего в 375 световых годах от нас. Если г-н Лёеб прав, то почему жизнь из таких систем ещё не заселила всю Вселенную? (Иллюстрация Timotheos Samartzidis.)
На самом деле одним ударом по изначально не вполне убедительному антропному принципу дело не ограничивается. Вывод Абрахама Лёба в случае его соответствия реальности означает, что развитие жизни могло начаться не просто рано, а рано необычайно, и в совсем иных условиях. Следовательно, углубляются и парадокс Ферми, и загадка «великого фильтра» - процесса, то ли существующего, то ли нет, который ведёт к гибели разумных цивилизаций.
Дело в том, что если жизнь могла возникать буквально на каждой планете ранней Вселенной, то первые планетарные системы должны быть наполнены ею «до упора» - ибо по меньшей мере часть подобных планет сохранила потенциальную жизнепригодность на очень долгое время. А с учётом последних данных, касающихся возможности переноса живых организмов и их спор метеоритно-астероидным путём, даже после падения температуры реликтового излучения соответствующие первоорганизмы могли колонизировать другие планетные тела ещё до гибели своих первичных биосфер, благо расстояния между планетарными системами в ту пору были в огромное количество раз меньше, чем сегодня. Следовательно, вероятность возникновения жизни и на планетах в зоне обитаемости вокруг стабильных звёзд (вроде HIP 11952) должна быть намного выше, чем сегодня.
Отчёт об исследовании будет опубликован в журнале Astrobiology, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Александр Березин