Отличительные особенности Земли

Автор: Administrator

30.11.2008 18:17

Если ограничиться самыми основными характеристиками планет, которые не являются производными от других характеристик, то легко указать три особенности, которые делают Землю уникальной в Солнечной системе: расстояние от Солнца, размер и (что, возможно, менее существенно) относительно большая масса ее естественного спутника. Все три характеристики весьма важны для происхождения и развития жизни.

Предположим, что орбита Земли изменилась, так что мы оказались бы на орбите Венеры. Нетрудно предсказать, что произошло бы в этом случае. Более высокая интенсивность солнечного излучения повысила бы среднюю температуру нашей планеты, а это усилило бы испарение воды и. следовательно, увеличило бы содержание водяного пара в атмосфере. Водяной пар затруднил бы излучение тепла поверхностью Земли в космическое пространство, поэтому температура планеты вновь повысилась бы, еще больше усилив испарение воды, и т.д. Таким образом, Земля подверглась бы действию неконтролируемого парникового эффекта, который привел к исчезновению воды на Венере. Высокая температура в конце концов привела бы к образованию на Земле мощной атмосферы из углекислого газа, подобной атмосфере Венеры.

А теперь предположим, что Земля перешла на орбиту Марса. Тогда уменьшение поступающей солнечной энергии вследствие увеличения расстояния от Солнца вызвало бы охлаждение океанов и увеличение ледяных полярных шапок; это повлекло бы за собой уменьшение количества водяного пара в атмосфере и увеличило бы отражательную способность нашей планеты. Следовательно, температура еще больше снизилась бы и т. д., до тех пор пока мы не получили бы неконтролируемый холодильник. В экстремальном случае Земля полностью покрылась бы слоем льда. Можно вообразить и промежуточные ситуации, при которых мощная атмосфера из углекислого газа сохранит более теплый климат или при которых подходящая для обитания среда будет существовать только вблизи экватора. Но на еще более удаленной орбите Земля лишилась бы даже этой возможности. Очевидно, нам лучше всего оставаться на нашей современной орбите вокруг Солнца!

Мы уже обсуждали проблему размеров планеты. Более крупные планеты сохраняют водород, а слишком маленькие вообще не могут удержать атмосферу. Это ограничение означает больше, чем простую способность удержать уже существующую атмосферу. У планеты размерами с Землю больше шансов для образования умеренной среды, чем у небольшой планеты вроде Марса или Меркурия. У более крупного объекта с большей вероятностью образуется плотная атмосфера, потому что он выделяет и накапливает больше летучих элементов в период формирования и на последующих стадиях.

Таким образом, размер и положение относительно центрального светила - это два решающих фактора с точки зрения пригодности планеты для жизни. А что можно сказать о Луне? Наличие крупного естественного спутника, казалось бы, не играет роли в развитии и существовании жизни, если не считать общеизвестного влияния Луны на столь различные проявления жизни, как романтические истории у людей и нерест рыбы. Но Луна, очевидно, дала нам еще два важных преимущества. Во-первых, она вызывает высокие приливы, которые могли сыграть решающую роль в образовании микросред, пригодных для зарождения жизни. Во-вторых, она стабилизирует ориентацию оси вращения Земли. Мы показали, что колебания наклона оси вращения Марса к плоскости его орбиты могут вызывать сильные изменения климата. Эти колебания объясняются совместным действием гравитационных сил Солнца и Юпитера. Расчеты показали, что ледниковые периоды на Земле, приведшие к вымиранию многих видов, вероятно, наступали вследствие значительно меньших изменений наклона оси вращения, а также эксцентриситета орбиты. Последствия этих изменений могли бы оказаться более драматичными, если бы притяжение близко расположенного крупного спутника не подавляло их. Изменения климата планеты, более сильные, чем в ледниковые периоды, вероятно, стали бы фатальными для развивающейся жизни.

С другой стороны, совсем не обязательно иметь крупный спутник для обеспечения необходимой стабильности. Если бы период вращения Земли был много больше или много меньше, стабильность также была бы достигнута. Например, у Венеры с ее 243-дневным периодом вращения наклон оси вращения стабилен. Система Земля-Луна обладает лишь той особенностью, что она обеспечивает стабильность при 24-часовых сутках. Как могла бы развиться жизнь на планете с меньшим или большим периодом вращения? Об этом можно лишь гадать, но, учитывая способность различных форм жизни на Земле легко приспосабливаться к разным продолжительностям дневного освещения (например, пингвины и белые медведи живут в условиях долгих полярных дня и ночи), можно полагать, что резкое отличие периода вращения от земного, по-видимому, не было бы существенной помехой для развития жизни на планете. Отсутствие высоких приливов, вызываемых Луной, тоже не было бы фатальным. Солнечные приливы и изменения уровня воды, связанные с погодой, могли бы оказаться вполне достаточными для создания приемлемых микросред обитания.