Древнейшие континенты в Галактике могли сформироваться за пять миллиардов лет до земных

Многие астробиологи полагают, что для развития и поддержания известной нам формы жизни на потенциальной планете должны сложиться определенные условия. Для начала необходимы атмосфера и кислород, так как живым организмам нужны защита от опасной радиации и «материал» для дыхания, а еще жидкая вода. Ведь она транспортирует питательные вещества и кислород ко всем клеткам тела, а также помогает преобразовывать пищу в энергию и усваивать питательные вещества. 

Еще один важный элемент, который в последнее время выделяют некоторые ученые, — большие массивы суши. Хотя они вовсе необязательны: известно, что жизнь на Земле зародилась в древнем океане и может прекрасно чувствовать себя в воде. Но история нашей планеты показала, что для эволюции, процветания и существования действительно сложных форм жизни на протяжении длительного времени континенты необходимы (по последним данным, сформировались от 3,6 до четырех миллиардов лет назад). Без них, вероятно, земной эволюционный сценарий сложился бы иначе. 

А могут ли во Вселенной встречаться скалистые миры, на поверхности которых континенты сформировались гораздо раньше, чем на нашей планете? Следует ли из этого, что там может существовать более древняя и более развитая жизнь? 

Таким вопросом задались астроном Джейн Гривз и ее коллеги из Кардиффского университета (Великобритания). Ученые использовали данные космического телескопа Gaia («Гайя») и методы моделирования, чтобы попытаться понять, возможен ли такой сценарий развития событий на далеких экзопланетах.

В работе, опубликованной в журнале Research Notes of the American Astronomical Society, ученые предположили, что он вполне вероятен. Они сделали вывод, что по крайней мере на нескольких экзопланетах континенты, а, возможно, и жизнь, могли появиться за четыре-пять миллиардов лет до того, как они возникли на Земле.  

На нашей планете континенты формируются во время движения литосферных плит, которые медленно «плавают» по поверхности мантии и сталкиваются друг с другом, погружаясь в глубинные слои Земли. Тепло, исходящее от ее ядра, заставляет мантийное вещество подниматься, образуя вертикальные потоки мантии, раздвигающие литосферные плиты. Также оно не дает мантии остыть, позволяя ей оставаться достаточно горячей, чтобы сохранять подвижность. Источники этого тепла — радиоактивные элементы, такие как уран-238, торий-232 и калий-40, которые находятся в ядре планеты и при распаде выделяют колоссальную энергию.

Большинство этих радиоактивных элементов образовалось в результате космических катастроф, например во время взрывов сверхновых или слияний нейтронных звезд. Следы этих элементов можно обнаружить в длинах волн электромагнитного излучения звезд. 

В своем исследовании Ривз и ее команда использовали таблицы уровней активности урана-238 и калия-40, присутствующих в спектрах близлежащих звезд, а также возраст светил, измеренный космическим телескопом оптического диапазона Gaia. Эти данные были необходимы для оценки того, когда гипотетические каменистые миры, вращающиеся вокруг каждой из этих звезд, могли стать достаточно горячими, чтобы там запустилась тектоническая активность, а также для разработки моделей, учитывающих прочность и вязкость мантий таких миров. 

Моделирование показало, что первые континенты должны были сформироваться на каменистых планетах вокруг близлежащих солнцеподобных звезд на два миллиарда лет раньше, чем начались тектонические процессы на Земле. В качестве примера ученые привели экзопланеты, находящиеся вблизи звезды HD 4614, на расстоянии 20 световых лет от Солнца.

Однако исследователи особенно выделили миры, обращающиеся вокруг двух светил, немного меньших, чем наше Солнце: HD 76932 и HD 201891. Эти звезды расположены на расстоянии от 70 до 110 световых лет от нас, в области, известной как «толстый диск». Астрономы предположили, что экзопланеты у этих звезд образовывали континенты на четыре-пять миллиардов лет раньше, чем они появились на нашей планете.

Ученые сделали вывод, что, несмотря на относительно небольшую выборку (всего 29 звезд), даже среди такого количества светил могут находиться по крайней мере две планетные системы, в которых есть скалистые миры, обладающие более развитыми биосферами, чем на Земле.

Гривз пояснила, что выводы ее команды можно проверить только с помощью космического телескопа. Планируется, что такие наблюдения сможет провести обсерватория Habitable Worlds Observatory NASA, запуск которой намечен на 2040-е годы. Этот аппарат будет искать признаки внеземной жизни в атмосферах планет за пределами Солнечной системы.

Что касается возраста экзопланет, то они могут быть намного старше Земли. Например, объект PSR B1620−26 b (Мафусаил) считается старейшей из экзопланет, открытых на сегодняшний день учеными. Она находится в двойной звездной системе PSR B1620-26 на расстоянии 12,5 тысяч световых лет от Солнца. Возраст экзопланеты может составлять около 12,7 миллиарда лет.