Карел Пацнер
Търсим космически цивилизации (7)

Единствената люлка

„За да намерим планета, която е обитаема според нашите представи, тя трябва да има благоприятна среда за развитие на човешките същества — твърди д-р Доул. — Начинът на търсене трябва да бъде следният: първо — да се определят изискванията за човешка среда; по-нататък — детайлно да се обсъдят качествата на големите обекти, които наричаме планети; и накрая — да се съпоставят тези фактори и да се класифицират планетите, избрани според физическите и астрономическите параметри, позволяващи появата и развитието на човека …“

Д-р Стивън Доул не е нито астроном, нито екзобиолог. Той е завършил химия и физика и от 1954 г. работи в компанията „Ранд“ в калифорнийския град Санта Моника като специалист по системен анализ. „Ранд“ е много известна фирма. Тя не произвежда никакви оръжия или електронни машини, не проектира нови ракети или подводници, а изследва най-различни въпроси от стратегическо значение. В нейните лаборатории се правят първите предварителни изследвания за създаването на американски изкуствен спътник, сценариите на различни типове термоядрени войни, плановете за абсолютния световен мир, прогнозите за развитието на света през идните трийсет, четирийсет, петдесет години … А през 1964 г. работещият в тази фирма д-р Доул издава книгата си „Онитаеми планети за човека“. В своята студия д-р Доул не прави никакви нови открития, но от познатите изследвания стига до удивителни заключения, макар че някои специалисти смятат разсъжденията му за твърде праволинейни и опростени. Във всеки случай идеите на Доул се отнасят само за онези форми на живот, които познаваме на Земята.

От всички планети в нашата Слънчева система още открай време именно Земята е имала най благоприятни условия за възникването на живот. A строгите условия от физически и биологичен характер са в тясна зависимост от нейното разположение във Вселената.

Нашето земно кълбо е едно от деветте деца на Слънцето. Разстоянието между двете тела се изчислява на 149 598 388 км (с евентуална грешка около 50 км). Това разстояние представлява „космическият метър“, който астрономите избират като най-малка мярка — така наречената астрономическа единица. Всяка минута планетата получава под формата на топлина такова количество слънчева енергия, че ако тя можеше да проникне през атмосферата до повърхността, щеше да загрява 137 милиарда литра вода до точката на кипенето. Тази енергия предизвиква налягане около 30 хиляди тона.

Земният живот съществува благодарение на Слънцето. Според възрастта и яркостта на звездата астрономите я причисляват към категорията G 2. Слънцето има диаметър 1391 хиляди километра и в него могат да се вместят около 1000 хиляди земни кълба. Плътността на тази звезда е равна едва на 1/4 от земната. Въпреки това на нейната газообразна повърхност притеглянето е 28 пъти по-силно, отколкото на Земята. Слънцето е огромен термоядрен реактор, който всяка секунда превръща четири милиона тона от своята материя във фотони. Но Земята получава само една нищожна част, възлизаща на два килограма. Въпреки че Слънцето отделя толкова енергия, няма защо да се страхуваме, че скоро ще изгасне. Астрофизиците му дават още около 10 милиарда години живот. А какво щеше да бъде, ако теглото на Слънцето беше с 20 (процента) по-голямо? Ако едновременно с това и големината на астрономическата единица се повиши на 1 408 спрямо днешното й състояние, то времето, за което Земята обикаля около Слънцето, ще се продължи на 1,54 година. При това положение нашата звезда ще бъде в клас F5, ще бъде по-млада, но ще старее по-бързо. Установено е, че съществува зависисмост, според която колкото по-тежка е звездага, толкова по-бързо остарява и живее по-малко време.

Ако пък теглото на Слънцето беше с 20 процента по-малко, звездата щеше да спада към група G8 и щеше да има макси-мална граница на живот 20 милиарда години. Ако при това състояние се запазят днешните пропорции, Земята ще обикаля около Слънцето на разстояние 0,654 от днешната астрономическа единица. Земната година ще продължава само 215 дни. Приливите и отливите в световните океани изведнаж ще имат двама равностойни господари — Слънцето и Луната, и в началото на четириседмичния период ще бъдат малко по-високи, а през последната четвърт — малко по-ниски от сегашните.

Земята не е идеално кълбо, както се смяташе някога, а е по-скоро „картофоид“, както казват с усмивка геодезите днес. Нейният диаметър по екватора е 12 756 490 метра, а полярният — 12 713 726 м. Повърхността й възлиза на 510×10⁶ кв.км, а обемът — на 1083×10²¹ куб.км. Масата й се равнява на 5,97×10²¹ тона.

Ако всичко остане непроменено, а само масата на Земята се увеличи два пъти, животът ни ще стане по-труден. Преди всичко притеглянето, което днес означаваме с 1,00 G, ще нарасне на 1,38 G.

В резултат на повишеното притегляне всички форми на живот на сушата и във водата ще имат по-здрави конструкции и по-ниско разположен център на тежестта. Хората и животните ще имат по твърди кости на краката и по-големи мускули. Птиците ще имат нужда от повече място при излитане и за да могат да преодолеят по-силното съпротивление на въздуха, без да изменят скоростта си. Дърветата ще са по-ниски и много по-обемисти. Обитателите на моретата ще трябва да се справят с по-силното въздействие на промените в налягането при излизане от дълбините на повърхността и обратно.

Благодарение на активните планинообразувателни процеси теренът ще е по-разчленен, но планините ще са по-ниски. Земята ще е наводнявана с повече дъждове и водната ерозия ще въздействува по-силно. Атмосферата ще е по-ниска и по-гъста, което ще доведе промяна на времето. По-малките океански вълни ще се разпространяват на по-кратко разстояние, тъй че ще се промени изпаряването на водата, атмосферата ще е по-суха, а облачната покривка по-ниска. Всичко това може да увеличи площта на континентите върху Земята. При условие, че Луната остане на мястото си, тя ще обикаля около Земята не за 27,3, а за 19,4 дни.

Земното магнитно поле също ще е по-силно. По-голямото привличане ще доведе до различно разположение на компонентите, от които е съставено земното кълбо. По-дебелата броня от радиационни пояси около Земята ще задържа повече частици от космическото излъчване и радиоактивността на по-дълбоко разположените в Земята елементи ще прониква по-слабо до повърхността, т.е. ще се намали степента на естественото излъчване. Ледената покривка в полярните области ще бъде по-тънка, но ще обхваща по-голяма площ. Ще се изменят и големината на земното ядро, както и дебелината на земната кора.

Човекът — доколкото изобщо може да се появи на такава планета — ще живее при много по-тежки условия.

И обратно — ако масата на Земята се намали наполовина, притеглянето ще спадне до 0,73 G. Геологичното развитие на такова небесно тяло ще се определя от по-ниската гравитация, по-рядката атмосфера, по-ниската ерозия в резултат на по-малкото количество валежи, по-високото равнище на естествената радиоактивност под влияние на по-голямото съсредоточаване на радиоактивни елементи близо до повърхността и по-силното влияние на космическото излъчване… Човекът и животните несъмнено ще бъдат по-леки, птиците ще летят по-лесно, дърветата ще бъдат по-високи и по-тънки. Но и в този случай разумните същества няма да се чувствуват добре.

Нашата планета обикаля около Слънцето по умерено елиптична орбита — минималната януарска отдалеченост е 147 милиона км, а максималната юнска — 152 милиона км. Благодарение на сравнително малкото отклонение земното кълбо не е подложено на прекалено резки климатични промени. Количеството на приеманата енергия е около 6 процента.

Ако Земята обикаляше около Слънцето по правилна кръгова орбита, трудно щяхме да усетим промяната. Обаче ако отклонението се повиши от днешните 0,0167 на 0,2, без да се изменя астрономическата единица, топлинните промени на повърхността ще бъдат толкова резки, че ще унищожат всички форми на живот.

Днес се движим около Слънцето със средна скорост 29 765 м/сек. Една обиколка трае 365 дни, 6 часа, 9 мин. и 9,5 сек. — т.е. една година.

Ако пък разстоянието между Слънцето и Земята се намали с една десета, до повърхността на планетата ще достига толкова топлина, че около екватора ще има широк необитаем пояс, който ще стои като непреодолима бариера между двата острова на живота. Те ще се простират в северното и южното полукълбо между 45° и 64°. Няма да има полярни ледници и по тази причина Световният океан ще е по-дълбок и сушата ще е по-малка.

Ако Земята се отдалечи от Слънцето с една десета от астрономическата единица, положението ще е обратното. Ако сега земното кълбо е обитаемо на разстояние около 60° от екватора, тогава тази зона ще се намали на 17° от двете страни.

Самата Земя се върти около оста си за 23 часа, 56 минути, 4 сек. — което е приблизително един земен ден. На екватора тази скорост, наречена периферна, е най-висока. Всяка точка тук обикаля центъра на земното кълбо със скорост 1674 км/ч., което е два пъти повече от скоростта на пътническите реактивни самолети.

Ако скоростта на въртенето се повиши така, че денят да продължава само три часа, всички ще почувствуваме това много силно. В резултат на по-голямата ерозия няма да има високи планини, разликата между нощните и дневните температури ще бъде незначителна.

Оста, около която Земята се завърта всеки 24 часа, не е отвесна спрямо равнината, в която Земята обикаля около Слънцето. Тя е леко наклонена, като сключва с перпендикуляра ъгъл от 23,5°. В резултат на това през пролетта северният полюс е по-близо до Слънцето, докато в южното полукълбо е есен.

Ако този наклон не съществуваше и равнината, в която Земята се движи около Слънцето, пресичаше екватора, нямаше да има годишни времена. На всички географски ширини щеше да е пролет. Единствено в областите на около 12° от екватора щеше да бъде прекалено горещо, за да се живее в тях постоянно, но затова пък поясът на живота щеше да се разшири към двата полюса.

В случаи, че земната ос сключваше с перпендикуляра към равнината на еклиптиката ъгъл от 60° при движението на Земята по орбитата, земните полюси щяха да са винаги по-близко до Слънцето, отколкото сега и сезонните промени щяха да бъдат непоносими. Благоприятен климат за живот щеше да остане единствено в тясната зона, отстояща на 5° около екватора. На останалата част от планетата през цялата година щеше да бъде или много горещо, или много студено. И ако на такова небесно тяло възникнеше живот, неговото развитие щеше да е много по-трудно и по-бавно.

Луната е отдалечена от Земята на разстояние 384 400 км. Ако се приближи до нас на 150 хиляди км, силата на приливите, които тя предизвиква, ще спре въртенето на Земята. Луната ще обикаля около Земята за 6,9 от сегашния ден — и денят ни ще бъде толкова дълъг. Високите колебания между дневните и нощните температури, силното вълнение на океаните, движението (или поне активността) на континентите и други разрушителни сили отново ще превърнат Земята в необитаема планета.

С отдалечаването на Луната нейното влияние ще намалява и оттук ще намаляват и приливите в океаните. А при тези условия може да се стигне до унищожаване на земния живот. Според една хипотеза земното ядро е горещо и притеглянето на Луната действува върху него така, както действува на океаните — предизвиква в него „приливи и отливи“. В резултат на това тази вряща топка няма да се върти едновременно със своята обвивка, като така ще задържа и движението на Земята и денят незначително ще се удължи. Земното ядро съдържа и частици с електрически заряд, които се движат бавно и образуват няколко системи от електрически токове във вътрешността на нашата планета. В Земята има много желязо и никел и тези електрически токове непрекъснато я намагнитват. А без магнитното поле и защитните радиационни пояси около земното кълбо, създадени именно от това поле, животът, както вече знаем, не може да съществува.

Увеличаването масата на Луната с 10 процента при запазване на сегашното разстояние ще има същото въздействие, както и нейното приближаване към Земята. В резултат на това Луната ще обикаля Земята за 26 дни, толкова ще бъде и продължителността на нашия ден. И в този случай Земята нямаше да бъде обитаема. Намалената маса на нашия спътник ще доведе до намаляване на приливите и отливите, а може би и до гибелта на земния живот.

През 1978 г. д-р Майкъл Харт от Центъра за космически полети Годард публикува студия, от която става ясно, че в нашата слънчева система зоната, благоприятна за живот, е пет или десет пъти по-малка, отколкото се смяташе досега. Около 800 милиона години след възникването на Земята развоят върху повърхността й се е устремил към неконтролируемия парников ефект. Изчисленията на компютрите установиха, че ако Земята беше само с 8 милиона км по-близо до Слънцето, нямаше да могат да се образуват океаните, щеше да има гореща и гъста атмосфера от въглероден окис и облаци от капчици концентрирана сярна киселина. Нашата планета щеше да има същата адска атмосфера, каквато има Венера. Само по-голямата отдалеченост от Слънцето е допринесла не само парниковият ефект да няма достатъчно сила и енергия, за да довърши този процес, но и по естествен начин той да изчезне.

Когато Земята е била на 2,8 милиарда години, е имало друга криза. Тогава полярните шапки са покривали повече от една десета от земната повърхност. Достатъчно е било температурата да се понижи с 1°С и Земята е щяла да заприлича на днешния Марс. Според изчисленията на Харт това би могло да стане, ако Земята беше с два милиона км по-отдалечена от Слънцето. Животът, който се е развивал на Земята по това време, е щял постепенно да бъде унищожен от студа.

Ако някои планети от слънчевата система — естествено с изключение на Земята — разменят местата си, това няма да застраши нашето съществуване. Също такова минимално въздействие ще има и повишаването на тяхната маса. Те са доста отдалечени от нас, за да усетим тези промени. Поне такива са досегашните ни представи за тях.

* * *

На основата на тези разсъждения сега можем да обобщим какъв климат и разположение трябва да има дадена планета, за да е подходяща за живот. Естествено, живот като земния, като се има превид и времето, необходимо за неговото възникване и развитие.

Масата на звездата не трябва да бъде повече от 1,43 от масата на Слънцето, защото в противен случай възрастта й ще е по-малка от 3 милиарда години. Същевременно масата й не трябва да бъде по-малка от 0,72 от масата на Слънцето, защото няма да има правилно съотношение между необходимата степен на осветление и въртенето на планетата. Доул допуска, че макар и твърде рядко, но може да съществува планетна система с извънредно големи или извънредно малки спътници, тогава звездата може да има 1/3 от слънчевата маса.

Планетата трябва да обикаля около слънцето си на подходящо разстояние. Орбитата на планетата също трябва да бъде кръгова — максимално позволеният ексцентрицитет е приблизително около 0,2. По-големите отклонения ще доведат до възникването на изключителни температури. По същата причина планетата трябва да има определени граници и наклон на оста на въртене към равнината на орбитата си около Слънцето — ако приемем ъгъла на Земята за основна единица, то „наклонът на живота“ ще бъде 0,65–1,35. Ако планетата обикаля около двойна или тройна звезда, тя трябва да има стабилна орбита, при което да бъде еднакво отдалечена от всичките източници на светлина. Иначе количеството на приеманата енергия ще се изменя неблагоприятно.

Обитаемата планета трябва да има маса по-голяма от 0,4 от тази на Земята, за да се създаде около нея атмосфера и за да може тя да я запази — това е изискването на Доул. Масата не бива и да е по-голяма от земната с 2,5. Така че максималното привличане да не превишава 1,5 G. Времето на въртене трябва да бъде по-малко от 96 часа, за да се предотвратят прекалено високите дневни и прекалено ниските нощни температури.

Има голяма разлика между условията, при конто е възникнал и се е развил животът, и тези, необходими на развитите вече форми на живот.

Началният етап, когато неорганичната материя — по-точно част от нея — се е превърнала в органична, е изисквал безкис-лородна атмосфера, наситена с метан, амоняк и някои други газове, вода и различни „естествени стартери“ на живота, каквито са светкавиците, ударните вълни, излъчванията и др.; не е изключено между всички тези необходими прибавки да е била и високата температура.

Днес положението е съвсем друго. Основните годишни температури трябва да се движат в границата от точката на замръзване до +30°, средните дневни температури — от –10° до +40°. Атмосферата трябва да се състои от кислород, азот, въглероден окис, редки газове и водни пари, които да са в много точни съотношения и при допустимо налягане. Максималното притегляне може да бъде 1,5 G, долната граница още не ни е известна. Необходимостта от светлина се колебае между 0,02 и 30 лумена на кв.см. Задължително условие, както вече се убедихме, е наличието на вода.

На планетата би трябвало да има и открити водни площи, различни форми на живот, улесняващи фотосинтезата и взаимното природно равновесие, както и подходяща скорост на вятъра. Необходимо е също така да има и магнитно поле, защитна обвивка от радиационни пояси, слаба вулканична и електрическа активност на планетата, слаб дъжд от не много големи метеорити.

„Ако се изпълнят всички тези условия — констатира д-р Доул, съществува реална възможност тази планета да бъде обитаема.“

Да бъде обитаема и от висши животни, у които предполагаме разумно поведение.