На текущем уровне развития поиска внеземной жизни все наше внимание приковано к воде. Если на планете или луне есть жидкая вода, то у жизни, какой мы ее пока знаем, есть шансы. Никакие другие формы жизни нам еще неизвестны, и никакие средства наблюдения далеких миров недоступны, кроме самых грубых оценок состояния на поверхности планеты. Так что теоретические исследования пока что крутятся в основном вокруг зоны обитания в попытках улучшить этот инструмент, уточнить его границы. Сотрудник Астрономической обсерватории Триеста Джованни Владило вносит свою лепту в эти исследования, рассматривая влияние атмосферного давления на условия на планетах.

«Атмосферное давление влияет на диапазон температур жидкой воды на планете, внося, таким образом, свой вклад в зону обитания, – говорит Владило. – Так что для оценки обитаемости совершенно необходимо учесть атмосферное давление». На Земле все мы окружены воздухом, и на нас давит довольно толстая и плотная атмосфера. Несмотря на то, что это давление составляет вес килограмма на один квадратный сантиметр, мы его не замечаем, эволюционировав для жизни в таких условиях. Однако достаточно погрузиться в океан, чтобы усиленное давление намного более плотной воды, хотя и намного меньшего ее слоя, будет ощущаться. На морском дне древние создания способны выдерживать в десятки раз большее давление.

Само состояние воды, надо сказать, также находится под влиянием атмосферного давления. Многие туристы знают, что в горах вода кипит при меньших температурах, нежели привычные 100 градусов. Причина в меньшем давлении атмосферы, ведь с подъемом вверх уменьшается находящийся сверху столб воздуха. В результате понижения давления молекулам воды становится легче оторваться от общей ее массы и испариться, им нужна для этого меньшая скорость, которую они получают из тепловой энергии при нагреве.

В своем исследовании Владило рассмотрел аналогичную Земле экзопланету. Он провел более 4000 сеансов моделирования состояния планеты, варьируя атмосферное давление на ее поверхности от одной сотой до шести атмосфер. Расстояние до звезды также изменялось – планета могла быть ближе или дальше на треть астрономической единицы. Такая Земля могла быть чуть ближе к Солнцу, чем Венера, или находиться на половине пути между Землей и Марсом. Потенциальная обитаемость планеты оценивалась на нескольких высотах. В целом моделирование показало увеличение размера обитаемой зоны при росте давления – хорошая новость, ведь для жизни на поверхности планеты атмосфера также необходима, как вода. При десятой части земного давления внешняя граница зоны обитания всего на 2% вышла за пределы астрономической единицы. А вот при тройном давлении на поверхности зона обитания распространилась на 18% дальше, чем орбита Земли. Нижняя граница, одновременно, составляла 87 и 77 процентов – также заметное увеличение размеров. Для копии Земли нижняя граница находится на 0.82 астрономической единицы. В результате Земля с увеличенным атмосферным давлением должна находиться немного ближе к Солнцу, а с пониженным – дальше.

Главный фактор, который вносит в обитаемость планеты атмосфера, это перенос тепла. Чем атмосфера плотнее, тем лучше она переносит тепло и провоцирует парниковый эффект – поглощение тепла атмосферой. Для далекой от звезды планеты это хорошо. Мир в целом становится теплее, а что еще важнее, тепло по нему распространяется равномерно. Ледяные шапки на полюсах отступают, и жизни достается большая территория. Для расположенного ближе к звезде мира все зависит от химического состава атмосферы. Если в ней мало парниковых газов и нет опасности повторить судьбу Венеры, то плотная атмосфера эффективно удаляет тепло от экватора, и хотя на всей планете становится жарко, жизнь еще может на ней закрепиться. Правда, моделирование Владило показало, что в ближней к звезде области зоны обитания в основном в плотной атмосфере увеличенный шанс на выживанию получают организмы, приспособленные к жизни в экстремальных условиях. Температура на такой планете может оказаться слишком высокой для развития сложных форм жизни. Однако термофилы – бактерии, приспособленные к жизни при высокой температуре, на Земле могут спокойно существовать при средней температуре до 45 градусов Цельсия и выдерживать ее скачки. Для существования сложных форм жизни – животных – при повышенной атмосфере планете необходимо несколько отодвинуться от Солнца, чтобы сохранить похожие на земные условия. В мирах с уменьшенным атмосферным давлением может наблюдаться еще более интересная ситуация. Из-за ухудшенного теплопереноса на планете может оказаться много очень разных мест, и в каждом из них смогут закрепиться своеобразные организмы. Разумеется, со временем все они станут способны выживать в большей части условий на планете, и в ходе этой эволюции, подталкиваемой неблагоприятными условиями планеты, возникнут многие развитые виды. Лишь бы условия не были слишком неблагоприятными.

Пока что исследования влияния атмосферы на развитие жизни на планетах носят чисто теоретический характер, так как прямое изучение воздушного покрова далекого мира нам пока недоступно, да и косвенные исследования возможны только для крупных планет около ярких звезд. Однако, по мнению Владило, вскоре появится возможность получить наблюдательные данные о влиянии атмосферы на условия на сверхземлях. «В настоящее время возможности телескопов позволяют определять только несколько параметров планетарных атмосфер – в общих чертах химический состав, и в основном для планет-гигантов, – говорит Владило. – Однако я убежден, что прогресс технологий вскоре позволит нам изучить атмосферы сверхземель, которые являются неплохими кандидатами для поиска внеземной жизни. Если мы сможем определить ряд основных параметров – альбедо планеты в оптическом и инфракрасном диапазонах, то мы сможем из этих данных оценить атмосферное давление на поверхности планеты».

Кроме исключительно технических сложностей в изучении атмосфер далеких планет есть и теоретические проблемы. Имея хорошую теорию образования и поддержания атмосферы, по ряду наблюдаемых параметров мы смогли бы определить большую их часть. Но поведение атмосфер для планет и лун известно плохо. Например, непонятно, почему Титан имеет почти в полтора раза большее земного атмосферное давление, хотя другие похожие на луну Сатурна объекты во внешней Солнечной системе имеют лишь очень тонкие атмосферы, как и полагается легкому небесному телу.