Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах - Кристофер Мэйсон

за предел Комабаяси–Ингерсолла, определяемый как максимальный поток солнечной энергии, который планета может выдержать без неконтролируемого парникового эффекта. Когда она перегревается, ее ESI уменьшается и она становится менее привлекательной.

Следует отметить, что ESI по своей сути ориентирован на Землю. Другие исследователи, в том числе Мадху Джагадиш, предложили индекс сходства с Марсом (MSI) и заявили, что при поиске жизни и потенциально обитаемых планет можно использовать и его (особенно если на Марсе когда-то была жизнь). Такой показатель легко создать для любой планеты или спутника, если есть достаточно информации, например индекс сходства с Венерой или с Титаном. Однако, поскольку жизнь у нас прочно связывается с Землей, лучше всего использовать ESI и PHI.

Самые подходящие планеты

Так куда нам следует отправить генно-модифицированных людей и другие организмы? К счастью, как уже говорилось, после открытия первых землеподобных планет в 2014 г. их число быстро выросло до тысяч, и трудно даже представить, сколько еще будет обнаружено к 2500 г. Удивительнее всего то, что почти все планеты с высокими ESI и PHI были найдены в очень короткой и узкой области Млечного Пути (рис. 11.4а). В будущем мы наверняка откроем еще больше планет, в том числе и более близких к нам.

Впрочем, эти новые открытия могут и не понадобиться, поскольку многие экзопланеты, открытые в XXI в., способны стать пристанищем для людей. The Planetary Habitability Laboratory в Университете Пуэрто-Рико делит открытия на категории «субземля» (размером с Марс), «земля» (размером с Землю) и «суперземля/мини-нептун». Во многих случаях мы можем только догадываться о реальной температуре поверхности или атмосферы планет, что затрудняет определение PHI, но, судя по ESI, у нас есть отличные кандидаты. Согласно оценкам сайта (по данным за 2021 г.), существует 17 планет с ESI больше или равным 0,8 и 42 планеты с ESI больше или равным 0,7.

Рис. 11.4a. Местоположение и индекс сходства с Землей для всех найденных экзопланет. Большинство планет, гипотетически пригодных для заселения экипажами поколенческих кораблей, находятся в десятках или сотнях парсек (один парсек равен 3,26 светового года). ESI для планет определяется по таким параметрам, как равновесная температура, плотность, интенсивность освещения, радиус и скорость преодоления гравитации. Наиболее приемлемые кандидаты имеют ESI ≥ 0,9 (обозначены серым), у второстепенных кандидатов ESI лежит в диапазоне от < 0,9 до ≥ 0,8, а у наименее подходящих кандидатов ESI < 0,8 (обозначены белым). Экзопланеты, у которых известны три или менее показателей ESI, обозначены ромбами, а те, у которых известны четыре или все пять параметров – кружками. Источник данных: https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu.

Особенно интересна система из семи планет TRAPPIST-1 (планеты a, b, c, d, e, f, g и h). Этот планетарный комплекс был обнаружен в результате сотрудничества ученых, работающих с космическими телескопами «Хаббл», «Кеплер» и «Спитцер», а также с телескопом SPECULOOS (нацеленного на поиск обитаемых планет) Европейской южной обсерватории. Данные, собранные, уточненные и опубликованные в 2018 г., выявили семь планет массой от 0,3 до 1,2 земной и с такой же плотностью, как у Земли, что говорит о приемлемой для людей XXI в. гравитации. Некоторые планеты (c и e) кажутся каменистыми, тогда как другие (b, d, f, g и h) могут иметь водяную, ледяную или газовую оболочку, подобную земной. Интересно отметить, что на планете d может существовать океан воды, составляющий около 5 % ее массы (доля воды на Земле составляет < 0,1 % ее массы). Кроме того, у большинства планет есть признаки наличия железного ядра, т. е. велики шансы, что они обладают полноценной магнитосферой. Наши собственные расчеты ESI для системы TRAPPIST-1 и других (относительно) близких экзопланет, которые могут стать потенциальным домом для жизни, показаны на рис. 11.4b.

Рис. 11.4b. Наиболее привлекательные миры по расположению и сходству с Землей. ESI для планет-кандидатов показан относительно их расстояния до Земли (по оси ординат). ESI для планет определяет по таким параметрам, как равновесная температура, плотность, интенсивность освещения, радиус и скорость преодоления гравитации. Наиболее приемлемые кандидаты имеют ESI ≥ 0,9 (обозначены серым), у второстепенных кандидатов ESI лежит в диапазоне от < 0,9 до ≥ 0,8, а у наименее подходящих кандидатов ESI < 0,8 (обозначены белым). Относительные значения изображены в виде закрашенных рядов в круговых диаграммах. Светло-серый цвет означает, что данные отсутствуют.

Хотя система TRAPPIST-1, пожалуй, наилучший адресат для поколенческих кораблей, известный в XXI в., она не идеальна. Судя по данным, собранным на данный момент, все семь ее планет находятся в приливном захвате точно так же, как Луна у Земли и Титан у Сатурна, и постоянно обращены к звезде одной стороной. Как результат, на этих планетах, скорее всего, значительные и резкие перепады температур между постоянно освещенными «светлыми сторонами» и вечными «ночами» на «темной стороне». Поэтому сумеречные регионы между этими крайностями (линия терминатора) могут стать лучшим местом для высадки и обустройства нового дома. Линия терминатора Земли постоянно движется, проявляясь в виде заката и восхода солнца, но фиксированные линии терминатора планет TRAPPIST-1 на самом деле могут оказаться кстати. Экипажи могут продолжать исследования в более жарких или холодных частях планеты, пока не найдут зону обитаемости и место, которое окажется стабильным.

Наши данные по-прежнему очень ограничены как с точки зрения наблюдаемого пространства, так и деталей того, что мы знаем об обнаруженных экзопланетах. Такие проекты, как Breakthrough Starshot, помогут понять, как на самом деле выглядят близлежащие солнечные системы и экзопланеты. Астрономы XXI в. во многом похожи на офтальмолога, пытающегося обследовать глаза пациентов, находящего на другой стороне улицы. Мы узнáем больше, когда подберемся ближе. Эти проекты позволят собрать более достоверную информацию об экзопланетах и звездных системах и таким образом максимизировать успех поколенческого корабля и свести к минимуму необходимость перехода к плану Б, В или Г.

Планетарная инженерия

При идеальном развитии событий поколенческий корабль сразу находит жизнепригодную экзопланету. Однако, как в большинстве биологических процессов, выживание зависит от доступа к ресурсам и множества других условий на планете или в звездной системе. Если на планете слишком жарко, никто не сможет там выжить. С экстремальным холодом можно справиться, но только в определенных пределах. Проблемы, связанные с полетом поколенческого корабля, будут усугубляться по мере удаления от того мира, где люди выросли. То, как мы станем планировать такую экспедицию, что возьмем с собой и как приступим к освоению первой экзопланеты, будет опираться на успехи и проблемы, связанные с колонизацией Марса, Титана и даже отдаленных районов Земли.

Технологии, необходимые для картирования, мониторинга и регулирования атмосферы Земли, лягут в основу регулирования атмосфер новых миров. Даже давно забытые земные процессы могут принести пользу. Например, хлорфторуглероды, невероятно мощные парниковые газы, можно использовать для повышения температуры осваиваемого мира. Впервые эта идея была предложена в книге «Озеленение Марса» (авторы – Майкл Аллаби и Джеймс Лавлок) как способ нагрева Марса. Хотя хлорфторуглероды когда-то разрушали защитный озоновый слой в атмосфере Земли, их использование в новых мирах может принести тепло, необходимое для выживания. Поколенческий корабль мог бы даже производить их самостоятельно, еще больше повышая свою независимость и свободу действий.

Если планета непригодна для жизни, начать придется с преобразования ее атмосферы. Этот процесс может занять сотни, тысячи или десятки тысяч лет, поэтому поколенческий корабль останется на орбите в течение долгого времени после прибытия. Несколько небольших аванпостов будут построены для подготовки к высадке и тестирования новых химических и атмосферных технологий. Важным шагом для успеха любой крупномасштабной инженерной миссии, будь то генетический или планетарный проект, является каталогизация и понимание доступности, модульности и взаимодействия всех ее компонентов. Идеальными следует считать те технологии, которые позволят устранить многие ограничения окружающей среды с минимальными затратами материала.

Сначала на поверхность можно отправить небольшие биомы для тестирования новых химических комбинаций и модификации атмосферы. К счастью, земные растения идеально подходят для развития планетарных технологий. Но как сделать, чтобы они, поглощая свет и CO2, синтезировали необходимые