Гипотеза редкой земли - Rare Earth hypothesis

Гипотеза Редкой Земли утверждает, что планеты со сложной жизнью, например земной шар, исключительно редки

В планетарная астрономия и астробиология, то Гипотеза редкой земли утверждает, что происхождение жизни и эволюция биологической сложности Такие как половым путем, многоклеточные организмы на земной шар (и, впоследствии, человеческий интеллект ) потребовалось невероятное сочетание астрофизический и геологический события и обстоятельства.

Согласно гипотезе, сложные внеземная жизнь - явление невероятное и, скорее всего, будет редким. Термин «редкая земля» происходит от Редкая земля: почему сложная жизнь во Вселенной - редкость (2000), книга Питер Уорд, геолог и палеонтолог, и Дональд Э. Браунли, астроном и астробиолог, оба преподаватели Вашингтонский университет.

В 1970-х и 1980-х годах Карл Саган и Фрэнк Дрейк, среди прочего, утверждал, что Земля является типичным скалистая планета в типичном планетная система, расположенный в неисключительном районе общего спиральная галактика с перемычкой. От принцип посредственности (расширен из Принцип Коперника ), они утверждали, что мы типичные люди, а Вселенная изобилует сложной жизнью. Однако Уорд и Браунли утверждают, что планеты, планетные системы и галактические регионы, которые так же дружелюбны для сложной жизни, как Земля, Солнечная система, и наш галактический регион редки.

Требования к сложной жизни

Гипотеза редкой земли утверждает, что эволюция биологической сложности требует множества случайных обстоятельств, таких как галактическая обитаемая зона, центральная звездно-планетная система, имеющая необходимый характер, околозвездная обитаемая зона, планета земного типа подходящего размера, преимущество газового гиганта-хранителя, такого как Юпитер, и большой естественный спутник, условия, необходимые для обеспечения планеты магнитосфера и тектоника плит, химия литосфера, атмосфера, и океаны, роль «эволюционных насосов», таких как массивные оледенение и редкий болид ударов, и все, что привело к появлению эукариот клетка, половое размножение и Кембрийский взрыв из животное, растение, и грибы тип. В эволюция человеческого интеллекта возможно, потребовались бы дальнейшие события, которые вряд ли произошли бы, если бы не Меловое – палеогеновое вымирание 66 миллионов лет назад удаление динозавры как доминирующий земной позвоночные.

Для того чтобы небольшая каменистая планета могла поддерживать сложную жизнь, утверждают Уорд и Браунли, значения нескольких переменных должны находиться в узких пределах. В вселенная настолько обширен, что может содержать множество планет земного типа. Но если такие планеты существуют, они, вероятно, будут отделены друг от друга многими тысячами световых лет. Такие расстояния могут препятствовать общению между любыми разумными видами, развивающимися на таких планетах, что решило бы проблему Парадокс Ферми: "Если инопланетяне обычны, почему они не очевидны?"[1]

Правильное расположение в правильной галактике

Редкоземельный предполагает, что большая часть известной вселенной, включая большие части нашей галактики, является «мертвыми зонами», неспособными поддерживать сложную жизнь. Те части галактики, где возможна сложная жизнь, составляют галактическая обитаемая зона, в первую очередь характеризуются удаленностью от Галактический Центр. По мере увеличения этого расстояния:

  1. Звезда металличность снижается. Металлы (которые в астрономии означают все элементы, кроме водорода и гелия) необходимы для образования планеты земной группы.
  2. В рентгеновский снимок и гамма-луч излучение от черная дыра в центре Галактики и поблизости нейтронные звезды, становится менее интенсивным. Таким образом, ранняя Вселенная и современные галактические области, где звездная плотность высока и сверхновые обычны, будут мертвые зоны.[2]
  3. Гравитационное возмущение планет и планетезимали близкими звездами становится менее вероятным по мере уменьшения плотности звезд. Следовательно, чем дальше планета находится от Галактического Центра или спирального рукава, тем меньше вероятность того, что на нее нанесет удар большой болид которые могли тушить вся сложная жизнь на планете.
Плотные центры галактик, таких как NGC 7331 (часто называют "близнецом" Млечный Путь[3]) имеют высокие уровни радиации, токсичные для сложной жизни.
Согласно Rare Earth, шаровые скопления вряд ли поддержат жизнь.

Пункт №1 исключает дальние пределы галактики; № 2 и № 3 исключают внутренние области галактики. Следовательно, обитаемая зона галактики может быть кольцом, зажатым между ее необитаемым центром и внешними границами.

Кроме того, обитаемая планетная система должна сохранять свое благоприятное положение достаточно долго, чтобы сложная жизнь могла развиться. Звезда с эксцентричный (эллиптическая или гиперболическая) галактическая орбита пройдет через некоторые спиральные рукава, неблагоприятные области с высокой звездной плотностью; таким образом, звезда, несущая жизнь, должна иметь почти круговую галактическую орбиту с тесной синхронизацией между орбитальной скоростью звезды и спиральных рукавов. Это еще больше ограничивает галактическую обитаемую зону в довольно узком диапазоне расстояний от Галактического Центра. Lineweaver et al.[4] рассчитать эту зону как кольцо от 7 до 9 килопарсек в радиусе, включая не более 10% звезд в Млечный Путь,[5] от 20 до 40 миллиардов звезд. Гонсалес и др.[6] сократит эти числа вдвое; по их оценкам, не более 5% звезд Млечного Пути попадают в галактическую обитаемую зону.

Примерно 77% наблюдаемых галактик спиральные,[7] две трети всех спиральных галактик имеют перемычки, а более половины, как и Млечный Путь, имеют множественные рукава.[8] Согласно Rare Earth, наша собственная галактика необычно тихая и тусклая (см. Ниже), составляя всего 7% от своего вида.[9] Даже в этом случае это все равно будет представлять более 200 миллиардов галактик в известной Вселенной.

Наша галактика также кажется необычно благоприятной, поскольку за последние 10 миллиардов лет меньше столкновений с другими галактиками, что может вызвать больше сверхновых и других возмущений.[10] Кроме того, центральная часть Млечного Пути черная дыра не проявляет ни слишком большой, ни слишком малой активности.[11]

Орбита Солнца вокруг центра Млечного Пути действительно почти идеально круглая, с период 226 млн лет (миллион лет), что близко соответствует периоду вращения галактики. Однако большинство звезд в спиральных галактиках с перемычкой населяют спиральные рукава, а не гало, и имеют тенденцию двигаться внутрь. гравитационные орбиты, так что в орбите Солнца нет ничего необычного. В то время как гипотеза Редкой Земли предсказывает, что Солнце редко, если вообще когда-либо, проходило через спиральный рукав с момента его образования, астроном Карен Мастерс подсчитала, что орбита Солнца проходит через большой спиральный рукав примерно каждые 100 миллионов лет.[12] Некоторые исследователи предположили, что несколько массовых вымираний действительно соответствуют предыдущим пересечениям спиральных рукавов.[13]

Орбита на нужном расстоянии от звезды правильного типа

Согласно гипотезе, Земля имеет невероятную орбиту в очень узкой обитаемой зоне (темно-зеленой) вокруг Солнца.

Земной пример предполагает, что сложная жизнь требует жидкой воды, требующей орбитального расстояния ни слишком близко, ни слишком далеко от центральной звезды, другой масштаб жилая зона или же Принцип Златовласки:[14] Обитаемая зона зависит от типа и возраста звезды.

Для развитой жизни звезда также должна быть очень стабильной, что типично для жизни средней звезды, возраст которой составляет около 4,6 миллиарда лет. Правильный металличность и размер также важны для стабильности. У Солнца низкий 0,1% яркость вариация. На сегодняшний день нет солнечный двойник звезда, с точным соответствием вариации светимости Солнца, была обнаружена, хотя некоторые из них близки. У звезды не должно быть звездных спутников, как в двоичные системы, что нарушило бы орбиты планет. По оценкам, 50% или более всех звездных систем являются двойными.[15][16][17][18] Обитаемая зона звезды главной последовательности очень постепенно смещается в течение срока ее жизни, пока не станет белым карликом, а обитаемая зона не исчезнет.

Жидкая вода и другие газы, имеющиеся в обитаемой зоне, приносят пользу тепличное отопление. Хотя Атмосфера Земли содержит концентрацию водяного пара от 0% (в засушливых регионах) до 4% (в тропических лесах и районах океана) и - по состоянию на февраль 2018 года - всего 408,05[нужна цитата ] частей на миллион CO
2, этих небольших количеств достаточно для повышения средней температуры поверхности примерно на 40 ° C,[19] при этом преобладающий вклад вносит водяной пар, который вместе с облаками составляет от 66% до 85% парникового эффекта Земли, с CO
2 вносят от 9% до 26% эффекта.[20]

Для формирования жизни каменистые планеты должны вращаться в пределах обитаемой зоны. Хотя обитаемая зона таких горячих звезд, как Сириус или же Вега широкий, горячие звезды тоже излучают намного больше ультрафиолетовая радиация который ионизирует любой планетарный атмосфера. Они могут стать красные гиганты до продвинутой жизни развивается на своих планетах. Эти соображения исключают массивные и мощные звезды типа F6 - O (см. звездная классификация ) как дома для развития жизнь многоклеточных.

Маленький красный карлик звезды наоборот имеют маленькие жилые зоны где планеты находятся в приливная шлюз, причем одна очень горячая сторона всегда обращена к звезде, а другая - очень холодная; и они также подвергаются повышенному риску солнечных вспышек (см. Аурелия ). В таких системах, наверное, не может возникнуть жизнь. Сторонники редкой Земли утверждают, что гостеприимны только звезды от F7 до K1. Такие звезды редки: звезды типа G, такие как Солнце (между более горячим F и более холодным K), составляют всего 9%.[21] горящих водород звезд в Млечном Пути.

Такие пожилые звезды, как красные гиганты и белые карлики тоже вряд ли поддержат жизнь. Красные гиганты обычны в шаровых скоплениях и эллиптические галактики. Белые карлики - это в основном умирающие звезды, которые уже завершили фазу красных гигантов. Звезды, которые становятся красными гигантами, расширяются или перегревают зоны обитаемости своей юности и среднего возраста (хотя теоретически планеты находятся на гораздо большем расстоянии может стать обитаемым ).

Выход энергии, который изменяется в зависимости от времени жизни звезды, вероятно, предотвратит жизнь (например, как Цефеид переменные ). Внезапное уменьшение, даже краткое, может заморозить воду на орбитальных планетах, а значительное увеличение может испарить ее и вызвать парниковый эффект что мешает реформированию океанов.

Вся известная жизнь требует сложной химии металлический элементы. В спектр поглощения звезды показывает присутствие металлов внутри, а исследования звездных спектров показывают, что многие, возможно, большинство звезд бедны металлами. Поскольку тяжелые металлы происходят из сверхновая звезда взрывы, металличность во Вселенной со временем увеличивается. Низкая металличность характеризует раннюю Вселенную: шаровые скопления и другие звезды, которые сформировались, когда Вселенная была молодой, звезды в большинстве галактик, кроме больших. спирали, и звезды во внешних областях всех галактик. Богатые металлами центральные звезды, способные поддерживать сложную жизнь, считаются наиболее распространенными в тихих пригородах.[нечеткий ] более крупных спиральных галактик, в которых излучение также оказывается слабым.[22]

Правильное расположение планет

Изображение Солнца и планет Солнечной системы и последовательность планет. Rare Earth утверждает, что без такого расположения, в частности, наличия массивного газового гиганта Юпитера (пятая планета от Солнца и самая большая), сложная жизнь на Земле не возникла бы.

Сторонники редкой Земли утверждают, что планетная система, способная поддерживать сложную жизнь, должна иметь структуру, более или менее похожую на Солнечную систему, с небольшими каменистыми внутренними планетами и внешними газовыми гигантами.[23] Без защиты планет «небесных пылесосов» с сильным гравитационным притяжением планета могла бы подвергнуться более катастрофическим столкновениям с астероидами.

Наблюдения за экзопланетами показали, что расположение планет похоже на Солнечная система редки. Наиболее планетные системы имеют суперземли, в несколько раз больше Земли, близко к своей звезде, тогда как во внутренней области Солнечной системы есть только несколько маленьких каменистых планет, и ни одна из них не находится внутри орбиты Меркурия. Только у 10% звезд есть планеты-гиганты, подобные Юпитеру и Сатурну, и эти немногие редко имеют стабильные почти круговые орбиты, удаленные от их звезды. Константин Батыгин и коллеги утверждают, что эти особенности можно объяснить, если в начале истории Солнечной системы Юпитер и Сатурн дрейфовали к Солнцу, посылая ливни планетезималей к суперземлям, которые отправили их по спирали к Солнцу, и переправляя ледяные строительные блоки. в земную область Солнечной системы, которая стала строительным материалом для каменистых планет. Затем две планеты-гиганты снова дрейфовали в их нынешнее положение. Однако, по мнению Батыгина и его коллег: «Сочетание случайных событий, необходимых для этой тонкой хореографии, предполагает, что маленькие, похожие на Землю скалистые планеты - и, возможно, сама жизнь - могут быть редкостью во всем космосе».[24]

Постоянно устойчивая орбита

Rare Earth утверждает, что газовый гигант не должен находиться слишком близко к телу, в котором развивается жизнь. Близкое размещение газового гиганта (ов) может нарушить орбиту потенциальной планеты, несущей жизнь, либо напрямую, либо за счет дрейфа в обитаемую зону.

Ньютоновская динамика может производить хаотические планетные орбиты, особенно в системе, имеющей большие планеты на высоком орбитальный эксцентриситет.[25]

Необходимость стабильных орбит исключает звезды с системами планет которые содержат большие планеты с орбитами, близкими к главной звезде (называемой "горячие юпитеры "). Считается, что горячие юпитеры мигрировали внутрь на свои нынешние орбиты. В процессе они катастрофически нарушили бы орбиты любых планет в обитаемой зоне.[26] Что еще более усугубляет ситуацию, горячие юпитеры гораздо чаще обращаются вокруг звезд классов F и G.[27]

Планета земного типа подходящего размера

Планеты Солнечной системы в масштабе. Редкая Земля утверждает, что сложная жизнь не может существовать на больших газообразных планетах, таких как Юпитер и Сатурн (верхний ряд) или Уран и Нептун (верхний средний), или меньших планетах, таких как Марс и Меркурий.

Утверждается, что для жизни необходимы планеты земной группы, такие как Земля, а поскольку у газовых гигантов нет такой поверхности, там не может возникнуть сложная жизнь.[28]

Слишком маленькая планета не может удерживать много атмосферы, что делает температуру поверхности низкой и переменной, а океаны невозможными. Маленькая планета также будет иметь шероховатую поверхность с большими горами и глубокими каньонами. Ядро будет остывать быстрее, а тектоника плит может быть кратким или полностью отсутствовать. Слишком большая планета сохранит слишком плотную атмосферу, например Венера. Хотя Венера по размеру и массе похожа на Землю, ее атмосферное давление на поверхности в 92 раза больше, чем на Земле, а температура поверхности 735 К (462 ° C; 863 ° F). Земля имела похожую раннюю атмосферу на Венеру, но, возможно, потеряла ее в гигантское ударное событие которые сформировали Луна.[29]

С тектоникой плит

В Великий американский обмен на Земле, от ~ 3,5 до 3 млн лет назад, пример конкуренции видов в результате взаимодействия континентальных плит
Художественная визуализация структуры магнитного поля Земли-магнитосферы, защищающей земную жизнь от солнечная радиация. 1) Лук-шок. 2) Магнитоэпид. 3) Магнитопауза. 4) Магнитосфера. 5) Северная мочка хвоста. 6) Южная мочка хвоста. 7) Плазмосфера.

Сторонники редкой земли утверждают, что тектоника плит и сильный магнитное поле необходимы для биоразнообразие, регулирование глобальной температуры, а цикл углерода.[30]Отсутствие горные цепи в другом месте Солнечной системы - прямое свидетельство того, что Земля - ​​единственное тело с тектоникой плит и, следовательно, единственное близлежащее тело, способное поддерживать жизнь.[31]

Тектоника плит зависит от правильного химического состава и длительного источника тепла от радиоактивный распад. Континенты должны быть менее плотными фельзический камни, которые «плавают» на более плотных нижележащих мафический камень. Тейлор[32] подчеркивает, что тектонические субдукция зоны требуют смазки океанов воды. Тектоника плит также обеспечивает средства биохимический цикл.[33]

Тектоника плит и, как следствие, Континентальный дрифт а создание отдельных земельных массивов создаст диверсифицированные экосистемы и биоразнообразие, одно из самых сильных средств защиты от вымирания.[34] Примером разнообразия видов и последующей конкуренции на континентах Земли является Великий американский обмен. Северная и Средняя Америка переместились в Южная Америка примерно от 3,5 до 3 млн лет. В фауна Южной Америки развивалось отдельно около 30 миллионов лет, так как Антарктида разделены. Многие виды были впоследствии истреблены в основном в Южной Америке из-за конкурирующих Северная Америка животные.

Большая луна

Считается, что приливные бассейны, образовавшиеся в результате приливного взаимодействия Луны, способствовали развитию сложной жизни.

Луна необычна, потому что у других каменистых планет Солнечной системы нет спутников (Меркурий и Венера ) или только крошечные спутники, которые, вероятно, являются захваченными астероидами (Марс ).

В Теория удара гиганта предполагает, что Луна возникла в результате удара Марс -размерный кузов, дублированный Theia, с молодой Землей. Этот гигантский удар также дал Земле осевой наклон (наклон) и скорость вращения.[32] Быстрое вращение снижает суточные колебания температуры и делает фотосинтез жизнеспособный.[35] В Редкоземельный гипотеза также утверждает, что осевой наклон не может быть слишком большим или слишком маленьким (относительно орбитальный самолет ). Планета с большим наклоном будет испытывать резкие сезонные колебания климата. Планета с небольшим наклоном или без него не будет иметь стимула к эволюции, который дает изменение климата.[нужна цитата ] С этой точки зрения наклон Земли «в самый раз». Гравитация большого спутника также стабилизирует наклон планеты; без этого эффекта изменение наклона было бы хаотичный, вероятно, сделав невозможным сложные формы жизни на суше.[36]

Если бы на Земле не было Луны, океан приливы только в результате гравитации Солнца, будет только половина лунных приливов. Большой спутник дает начало приливные бассейны, что может иметь важное значение для формирования сложная жизнь, хотя это далеко не так.[37]

Большой спутник также увеличивает вероятность тектоника плит через эффект приливные силы на коре планеты.[нужна цитата ] Удар, который сформировал Луну, мог также инициировать тектонику плит, без которой Континентальный разлом покрыл бы всю планету, не оставляя места для океаническая кора.[нужна цитата ] Не исключено, что крупномасштабный мантийная конвекция необходимые для движения тектоники плит не могли возникнуть в отсутствие неоднородности земной коры. Дальнейшая теория показывает, что такая большая луна может также способствовать поддержанию магнитного щита планеты, постоянно воздействуя на металлическое ядро ​​планеты в качестве динамо-машины, таким образом защищая поверхность планеты от заряженных частиц и космических лучей и помогая обеспечивать сохранность атмосферы. не уносится со временем солнечными ветрами.[нужна цитата ]

Атмосфера Земли

Атмосфера

Для сохранения атмосферы необходима планета земного типа подходящего размера, как Земля и Венера. На Земле когда-то гигантское столкновение Theia истонченный Атмосфера Земли другие события были необходимы, чтобы сделать атмосферу способной поддерживать жизнь. В Поздняя тяжелая бомбардировка заселили Землю водой, потерянной после удара Тейи.[38] Развитие озоновый слой сформированная защита от ультрафиолетовый (УФ) солнечный свет.[39][40] Азот и углекислый газ необходимы в правильном соотношении для формирования жизни.[41] Молния необходимо для азотфиксация.[42] Углекислый газ газ необходимые для жизни поступают из таких источников, как вулканы и гейзеры. Углекислый газ необходим только на низких уровнях[нужна цитата ] (в настоящее время 400 промилле ); на высоких уровнях он ядовит.[43][44] Осадки необходим для стабильного круговорота воды.[45] Правильная атмосфера должна уменьшать суточные колебания температуры.[46][47]

Один или несколько эволюционных пусковых механизмов сложной жизни

Эта диаграмма иллюстрирует двойная стоимость секса. Если бы каждая особь произвела одно и то же количество потомков (два), (а) половая популяция остается того же размера в каждом поколении, где (б) бесполое население увеличивается вдвое с каждым поколением

Независимо от того, редки ли планеты со схожими физическими характеристиками с Землей, некоторые утверждают, что жизнь обычно остается простыми бактериями. Биохимик Ник Лейн утверждает, что простые клетки (прокариоты ) возникли вскоре после образования Земли, но поскольку почти половина жизни планеты прошла, прежде чем они превратились в сложные (эукариоты ) все они разделяют общий предок, это событие могло произойти только один раз. В некоторых представлениях прокариоты не хватает клеточной архитектуры, чтобы развиться в эукариот, потому что бактерия, увеличившаяся до эукариотических размеров, будет иметь в десятки тысяч раз меньше энергии; два миллиарда лет назад одна простая клетка превратилась в другую, размножилась и превратилась в митохондрии это обеспечило огромное увеличение доступной энергии, что сделало возможным развитие сложной жизни. Если такое включение происходит только один раз в четыре миллиарда лет или маловероятно по иным причинам, тогда жизнь на большинстве планет остается простой.[48] Альтернативная точка зрения состоит в том, что эволюция митохондрий была вызвана окружающей средой и что митохондриальные организмы появились вскоре после первых следов атмосферного кислорода.[49]

Эволюция и стойкость половое размножение это еще одна загадка в биологии. Цель половое размножение неясно, так как у многих организмов он имеет 50% стоимости (неудобство пригодности) по сравнению с бесполое размножение.[50] Типы вязки (виды гаметы, в соответствии с их совместимостью) могли возникнуть в результате анизогамия (диморфизм гамет), или мужской и женский пол могли развиться до анизогамии.[51][52] Также неизвестно, почему большинство половых организмов используют двоичный система спаривания,[53] и почему у некоторых организмов есть диморфизм гамет. Чарльз Дарвин был первым, кто предположил, что половой отбор диски видообразование; без него сложная жизнь, вероятно, не развивалась бы.

Подходящее время в эволюции

Хронология эволюции; человеческие сочинения существует только 0,000218% истории Земли.

Хотя считается, что жизнь на Земле возникла относительно рано в истории планеты, эволюция от многоклеточных до разумных организмов заняла около 800 миллионов лет.[54] Цивилизации на Земле существуют около 12000 лет, а радиосвязь в космосе существует менее 100 лет. По сравнению с возрастом Солнечной системы (~ 4,57 млрд лет) это короткое время, в течение которого отсутствовали экстремальные климатические изменения, супервулканы и крупные удары метеоритов. Эти события нанесут серьезный вред разумной жизни, а также жизни в целом. Например, Пермско-триасовое массовое вымирание, вызванные широко распространенными и непрерывными извержениями вулканов на территории размером с Западную Европу, привели к исчезновению 95% известных видов около 251,2. Ма назад. Около 65 миллионов лет назад Чиксулуб воздействие на Граница мела и палеогена (~ 65,5 млн лет) на Полуостров Юкатан в Мексика привело к массовому вымиранию наиболее продвинутых в то время видов.

Уравнение редкой земли

Следующее обсуждение адаптировано из Cramer.[55] Уравнение редкой земли принадлежит Уорду и Браунли. ответный удар к Уравнение Дрейка. Он рассчитывает , количество планет земного типа в Млечном Пути, имеющих сложные формы жизни, как:

Согласно Rare Earth, кембрийский взрыв, вызвавший чрезвычайную диверсификацию хордовые от простых форм, таких как Pikaia (на фото), было невероятным событием
[56]

куда:

  • N * это количество звезд в Млечный Путь. Это число не очень хорошо оценено, потому что масса Млечного Пути не очень хорошо оценена и мало информации о количестве маленьких звезд. N * составляет не менее 100 миллиардов, а может достигать 500 миллиардов, если будет много звезд с низкой видимостью.
  • - среднее количество планет в обитаемой зоне звезды. Эта зона довольно узкая, потому что она ограничена требованием, чтобы средняя планетарная температура соответствовала воде, оставшейся в жидком состоянии на протяжении всего времени, необходимого для развития сложной жизни. Таким образом = 1 - вероятная верхняя граница.

Мы предполагаем . Тогда гипотезу редкой земли можно рассматривать как утверждение, что произведение других девяти факторов уравнения редкой земли, перечисленных ниже, которые являются дробями, не превышает 10.−10 и вполне может быть всего 10−12. В последнем случае, может быть от 0 до 1. Уорд и Браунли на самом деле не вычисляют значение , потому что о численных значениях многих из приведенных ниже факторов можно только догадываться. Их нельзя оценить просто потому, что у нас есть только одна точка данных: Земля, каменистая планета, вращающаяся вокруг G2 звезда в тихом пригороде большого спиральная галактика с перемычкой, и дом единственного известного нам разумного вида; а именно мы сами.

  • - доля звезд в галактической обитаемой зоне (Уорд, Браунли и Гонсалес оценивают этот коэффициент как 0,1[6]).
  • доля звезд в Млечный Путь с планетами.
  • это доля планет, которые являются каменистыми ("металлическими"), а не газообразными.
  • - это доля обитаемых планет, на которых зарождается микробная жизнь. Уорд и Браунли считают, что эта доля вряд ли будет небольшой.
  • это доля планет, на которых развивается сложная жизнь. 80% времени с момента появления на Земле микробной жизни существовала только бактериальная жизнь. Поэтому Уорд и Браунли утверждают, что эта доля может быть небольшой.
  • это часть общей продолжительности жизни планеты, на которой присутствует сложная жизнь. Сложная жизнь не может длиться бесконечно, потому что энергия, выделяемая звездой, которая позволяет возникать сложной жизни, постепенно поднимается, и центральная звезда в конечном итоге становится звездой. красный гигант, охватывая все планеты в планетарной обитаемой зоне. Кроме того, по прошествии достаточного времени катастрофическое исчезновение всей сложной жизни становится все более вероятным.
  • - это часть обитаемых планет с большой луной. Если теория гигантского удара происхождения Луны верна, эта доля мала.
  • - это часть планетных систем с большими планетами-гигантами. Эта доля может быть большой.
  • - доля планет с достаточно низким числом вымираний. Уорд и Браунли утверждают, что небольшое количество таких событий, которые пережила Земля со времени Кембрийский взрыв может быть необычным, и в этом случае эта доля будет небольшой.

Уравнение редкой земли, в отличие от Уравнение Дрейка, не учитывает вероятность того, что сложная жизнь превратится в разумная жизнь это открывает технологии. Барроу и Типлер[57] проанализировать консенсус среди таких биологов, что эволюционный путь от примитивного кембрия хордовые, например, Пикайя к Homo sapiens, было крайне маловероятным событием. Например, большой мозги людей имеют заметные адаптивные недостатки, требующие дорогих метаболизм, вдоль период беременности, и детство продолжительностью более 25% от средней общей продолжительности жизни. Другие невероятные черты человека включают:

Защитники

Писатели, поддерживающие гипотезу редкой земли:

  • Стюарт Росс Тейлор,[32] специалист по Солнечной системе твердо верит в эту гипотезу. Тейлор заключает, что Солнечная система, вероятно, необычна, потому что она возникла в результате множества случайных факторов и событий.
  • Стивен Уэбб,[1] физик, в основном представляет и отвергает возможные решения Парадокс Ферми. Гипотеза редкой земли возникает как одно из немногих решений, оставшихся до конца книги.[требуется разъяснение ]
  • Саймон Конвей Моррис, а палеонтолог, поддерживает гипотезу редкой земли в главе 5 своего Решение жизни: неизбежные люди в одинокой вселенной,[58] и цитирует книгу Уорда и Браунли с одобрением.[59]
  • Джон Д. Барроу и Фрэнк Дж. Типлер (1986. 3.2, 8.7, 9), космологи, энергично отстаивать гипотезу о том, что люди, вероятно, будут единственной разумной жизнью в Млечный Путь, а возможно, и всю вселенную. Но эта гипотеза не является центральной в их книге. Антропный космологический принцип, тщательное изучение антропный принцип и о том, как законы физики особенно подходят для возникновения сложности в природе.
  • Рэй Курцвейл, пионер компьютеров и самопровозглашенный Сингулярный, утверждает в Сингулярность близка что грядущий Сингулярность требует, чтобы Земля была первой планетой, на которой развивалась разумная, использующая технологии жизнь. Хотя могут существовать и другие планеты земного типа, Земля должна быть наиболее эволюционно развитой, потому что в противном случае мы увидели бы доказательства того, что другая культура пережила Сингулярность и расширен, чтобы использовать все вычислительные возможности физической вселенной.
  • Джон Гриббин, плодовитый научный писатель, защищает гипотезу в Один во Вселенной: почему наша планета уникальна.[60]
  • Гильермо Гонсалес, астрофизик кто поддерживает концепцию галактическая обитаемая зона использует гипотезу в своей книге Привилегированная планета продвигать концепцию умный дизайн.[61]
  • Майкл Х. Харт, астрофизик который предложил узкую жилую зону на основе климатических исследований, отредактировал влиятельную книгу Инопланетяне: где они и автор одной из глав «Эволюция атмосферы, уравнение Дрейка и ДНК: разреженная жизнь в бесконечной Вселенной».[62]
  • Говард Алан Смит, астрофизик и автор книги «Да будет свет: современная космология и каббала: новый разговор между наукой и религией».[63]
  • Марк Дж. Дефант, профессор геохимии и вулканологии, подробно остановился на нескольких аспектах гипотезы редкоземельных элементов в своем выступлении на TEDx под названием: Почему мы одни в Галактике.[64]
  • Брайан Кокс, физик и популярная наука знаменитость признается в своей поддержке гипотезы в своей продукции BBC о Вселенная человека.

Критика

Случаи против гипотезы редкой земли принимают различные формы.

Гипотеза кажется антропоцентрической.

Гипотеза более или менее заключает, что сложная жизнь редка, потому что она может развиваться только на поверхности планеты земного типа или на подходящем спутнике планеты. Некоторые биологи, например Джек Коэн, считаю это предположение слишком ограничительным и лишенным воображения; они видят в этом форму круговое рассуждение.

В соответствии с Дэвид Дарлинг, гипотеза редкой земли не гипотеза ни прогноз, но просто описание того, как жизнь возникла на Земле.[65] По его мнению, Уорд и Браунли не сделали ничего, кроме выбора факторов, которые лучше всего подходят для их случая.

Важно не то, есть ли что-нибудь необычное на Земле; там будет что-то идиосинкразический о каждой планете в космосе. Важно то, являются ли какие-либо обстоятельства Земли не только необычными, но и важными для сложной жизни. Пока мы не видели ничего, что могло бы предположить, что есть.[66]

Критики также утверждают, что существует связь между гипотезой редкой земли и ненаучной идеей умный дизайн.[67]

Экзопланеты вокруг звезд главной последовательности открываются в большом количестве

Смотрите также: Предполагаемая частота появления планет земного типа

Все большее количество внесолнечная планета На 1 декабря 2020 года делаются открытия 4379 планет в 3237 планетных системах.[68] Сторонники редкой Земли утверждают, что жизнь не может возникнуть вне систем, подобных Солнцу, из-за приливная блокировка и ионизирующего излучения вне диапазона F7 – K1. Тем не мение, некоторые экзобиологи предложили что звезды за пределами этого диапазона могут дать воскреснуть при правильных обстоятельствах; эта возможность является центральным аргументом в пользу теории, поскольку эти звезды поздних категорий K и M составляют около 82% всех звезд, сжигающих водород.[21]

Современные технологии ограничивают проверку важных критериев редкой земли: поверхностные воды, тектонические плиты, большая луна и биосигнатуры в настоящее время не обнаруживаются. Хотя планеты размером с Землю трудно обнаружить и классифицировать, ученые теперь считают, что вокруг звезд, подобных Солнцу, часто встречаются скалистые планеты.[69] В Индекс подобия Земли (ESI) массы, радиуса и температуры предоставляет средства измерения, но не отвечает всем критериям редкой земли.[70][71]

Скалистые планеты, вращающиеся вокруг обитаемых зон, могут быть не редкостью

Планеты, похожие по размеру на Землю, встречаются в относительно большом количестве в обитаемых зонах подобных звезд. На инфографике 2015 г. Кеплер-62э, Кеплер-62Ф, Кеплер-186Ф, Кеплер-296э, Кеплер-296Ф, Кеплер-438б, Кеплер-440б, Кеплер-442б, Кеплер-452б.[72]

Некоторые утверждают, что оценки Rare Earth скалистых планет в обитаемых зонах ( в уравнении редкой земли) слишком ограничительны. Джеймс Кастинг цитирует Закон Тициуса-Боде утверждать, что было бы неправильным называть обитаемые зоны узкими, когда есть 50% -ная вероятность того, что хотя бы одна планета вращается внутри одной.[73] В 2013 году астрономы с помощью Космический телескоп Кеплера По оценкам данных, около одной пятой представителей G-типа и K-типа звезды (подобный солнцу звезды и оранжевые гномы ) ожидаются Размером с Землю или же суперземля размер планета (1–2 Земли широкие ) близко к земной орбите (0.25–4 F⊕),[74] принося около 8,8 млрд из них за всю Млечный путь.[75][76][77]

Неопределенность относительно роли Юпитера

Требование к системе иметь Юпитерианская планета как защитник (фактор уравнения редкой земли ) был поставлен под сомнение, что повлияло на количество предполагаемых событий исчезновения (коэффициент уравнения редкой Земли ). В обзоре Редкой Земли Кастинг в 2001 году ставится вопрос о том, имеет ли защитник Юпитера какое-либо отношение к возникновению сложной жизни.[78] Компьютерное моделирование в том числе 2005 г. Хорошая модель и 2007 Хорошая 2 модель дают неубедительные результаты в отношении гравитационного влияния Юпитера и воздействий на внутренние планеты.[79] Исследование Хорнера и Джонса (2008) с использованием компьютерного моделирования показало, что, хотя общее воздействие на все орбитальные тела в Солнечной системе неясно, Юпитер вызвал больше ударов по Земле, чем предотвратил.[80] Комета Лекселла в 1770 году, когда комета пролетела ближе к Земле, чем любая другая комета в зарегистрированной истории, было известно, что она была вызвана гравитационным влиянием Юпитера.[81] Грейзер (2017) утверждает, что представление о Юпитере как о щите является неправильной интерпретацией исследования 1996 г. Джордж Уэзерилл, и с помощью компьютерных моделей Грейзер смог продемонстрировать, что Сатурн защищает Землю от большего количества астероидов и комет, чем Юпитер.[82]

Тектоника плит не может быть уникальной для Земли или требованием для сложной жизни

Геологические открытия, такие как активные черты Плутона. Томбо Реджио Похоже, что это противоречит аргументу о том, что геологически активные миры, подобные Земле, редки.[83]

Уорд и Браунли утверждают, что для развития сложной жизни (коэффициент уравнения редкой земли ), тектоника должен присутствовать для создания биогеохимические циклы, и предсказал, что такие геологические особенности не будут обнаружены за пределами Земли, указывая на отсутствие наблюдаемых горных хребтов и субдукция.[84] Однако научного консенсуса относительно эволюции тектоники плит на Земле нет. Хотя считается, что тектоническое движение впервые началось около трех миллиардов лет назад,[85] к этому времени уже начались фотосинтез и оксигенация. Более того, недавние исследования указывают на тектонику плит как на эпизодическое планетарное явление, и что жизнь может развиваться в периоды «застойной крышки», а не тектонических состояний плит.[86]

Недавние данные также указывают на то, что подобная деятельность либо имела место, либо продолжается в других местах. В геология Плутона, например, описанный Уордом и Браунли как «без гор и вулканов ... без вулканической активности»,[22] с тех пор было обнаружено совершенно противоположное, с геологически активной поверхностью, содержащей органические молекулы[87] и горные хребты[88] подобно Тенцинг Монтес и Хиллари Монтес сравнимые по относительным размерам с земными, и наблюдения предполагают участие эндогенных процессов.[89] Тектоника плит была предложена в качестве гипотезы для Марсианская дихотомия, а в 2012 году геолог Ань Инь представил доказательства активной тектоники плит на Марсе.[90] Давно подозревали, что у Европы есть тектоника плит[91] а в 2014 году НАСА объявило доказательства активной субдукции.[92] В 2017 году ученые, изучающие геология Харона подтвердили, что ледяная тектоника плит также действовала на самом большом спутнике Плутона.[93]

Кастинг предполагает, что нет ничего необычного в возникновении тектоники плит на больших скалистых планетах и ​​жидкой воде на поверхности, поскольку большинство из них должно генерировать внутреннее тепло даже без помощи радиоактивных элементов.[78] Исследования Валенсии[94] и Коуэн[95] предполагают, что тектоника плит может быть неизбежна для планет земной группы размером с Землю или больше, то есть Супер-Земли, которые, как теперь известно, чаще встречаются в планетных системах.[96]

Свободный кислород не может быть ни редкостью, ни предпосылкой для многоклеточной жизни.

Животные в роду Спинолорикус считаются противоречащими парадигме о том, что все животные на Земле нуждаются в кислороде

Гипотеза о том, что молекулярный кислород, необходимо для животное жизнь, редкость, и это Большое событие оксигенации (Коэффициент уравнения редкой земли ) могла быть вызвана и поддержана только тектоникой, но, похоже, была признана недействительной более поздними открытиями.

Уорд и Браунли спрашивают, «могло ли оксигенация, а следовательно, и рост животных, когда-либо происходить в мире, где не было континентов, подлежащих эрозии».[97] Внеземной свободный кислород недавно был обнаружен вокруг других твердых объектов, включая Меркурий,[98] Венера,[99] Марс,[100] Четверка Юпитера Галилеевы луны,[101] Спутники Сатурна Энцелад,[102] Диона[103][104] и Рея[105] и даже атмосфера кометы.[106] Это заставило ученых предположить, могут ли другие процессы помимо фотосинтеза создавать среду, богатую свободным кислородом. Вордсворт (2014) приходит к выводу, что кислород образуется не через фотодиссоциация могут быть на экзопланетах земного типа и на самом деле могут приводить к ложноположительным определениям жизни.[107] Нарита (2015) предлагает фотокатализ к оксид титана как геохимический механизм образования кислородной атмосферы.[108]

Начиная с утверждения Ward & Brownlee о том, что «есть неопровержимые доказательства того, что кислород является необходимым ингредиентом для жизни животных»,[97] анаэробный метазоа Было обнаружено, что действительно метаболизируются без кислорода. Spinoloricus cinziae, например, вид, обнаруженный в гиперсоленый аноксический Раковина L'Atalante в нижней части Средиземное море в 2010 г., по-видимому, метаболизируется с водородом, не имея митохондрии и вместо этого используя гидрогеносомы.[109][110] Исследования рода эукариот с 2015 г. Monocercomonoides отсутствие митохондриальных органелл также имеет значение, поскольку нет никаких обнаруживаемых признаков того, что митохондрии когда-либо были частью организма.[111] С тех пор другие эукариоты, особенно паразиты, были идентифицированы как полностью отсутствующие в митохондриальном геноме, как, например, открытие 2020 г. Henneguya zschokkei.[112] Дальнейшие исследования альтернативных метаболических путей, используемых этими организмами, по-видимому, создают дополнительные проблемы для данной предпосылки.

Стивенсон (2015) предложил другие мембранные альтернативы для сложной жизни в мирах без кислорода.[113] В 2017 году ученые из Институт астробиологии НАСА открыл необходимые химические предпосылки для образования азотосомы на Титане, спутнике Сатурна, мире, в котором отсутствует атмосферный кислород.[114] Независимые исследования Ширрмайстера и Миллса пришли к выводу, что многоклеточная жизнь Земли существовала до Великого события оксигенации, а не как его следствие.[115][116]

Ученые НАСА Хартман и Маккей утверждают, что тектоника плит на самом деле может замедлить рост оксигенации (и, таким образом, блокировать сложную жизнь, а не способствовать ей).[117] Компьютерное моделирование, проведенное Тилманом Споном в 2014 году, показало, что тектоника плит на Земле, возможно, возникла из-за эффектов возникновения сложной жизни, а не наоборот, как может предполагать Редкая Земля. Воздействие лишайников на горные породы могло способствовать образованию зон субдукции в присутствии воды.[118] Кастинг утверждает, что если оксигенация вызвала кембрийский взрыв, то на любой планете с кислородом, производящим фотосинтез, должна быть сложная жизнь.[119]

Магнитное поле может не быть требованием

Важность магнитного поля Земли для развития сложной жизни оспаривается. Кастинг утверждает, что атмосфера обеспечивает достаточную защиту от космических лучей даже во время переворота магнитного полюса и потери атмосферы за счет распыления.[78] Кастинг также отвергает роль магнитного поля в эволюции эукариот, ссылаясь на возраст самых древних из известных ископаемые.[120]

Большая луна не может быть ни редкой, ни необходимой

Требование большой Луны (коэффициент уравнения редкой Земли ) также была оспорена. Даже если бы это было необходимо, такое событие может быть не таким уникальным, как предсказывает гипотеза редкой земли. Недавние работы Эдвард Белбруно и Дж. Ричард Готт Принстонского университета предполагает, что гигантские ударные элементы, подобные тем, которые могли сформировать Луна действительно может образоваться в планетарной троянские точки (L4 или же L5 Точка лагранжиана ), что означает, что аналогичные обстоятельства могут иметь место и в других планетных системах.[121]

Столкновение двух планетных тел (концепция художника).

Утверждение Rare Earth о том, что стабилизация наклона и вращения Земли Луной является требованием для сложной жизни, было поставлено под сомнение. Кастинг утверждает, что безлунная Земля все еще будет обладать средами обитания с климатом, подходящим для сложной жизни, и задается вопросом, можно ли предсказать скорость вращения безлунной Земли.[78] Хотя теория гигантского удара постулирует, что удар, образующий Луну, увеличил скорость вращения Земли, чтобы сделать день продолжительностью около 5 часов, Луна медленно "украденный «большая часть этой скорости сокращает солнечный день Земли с тех пор примерно до 24 часов и продолжает делать это: через 100 миллионов лет солнечный день Земли будет примерно 24 часа 38 минут (то же, что и солнечный день Марса); через 1 миллиард лет, 30 часов 23 минуты. Более крупные вторичные тела будут проявлять пропорционально большие приливные силы, которые, в свою очередь, будут быстрее замедлять их основные элементы и потенциально увеличивают солнечный день на планете во всех других отношениях, таких как Земля, до более чем 120 часов в течение нескольких миллиардов лет. день сделает эффективное рассеивание тепла для организмов в тропиках и субтропиках чрезвычайно трудным, подобно приливной привязке к красной карликовой звезде. Короткие дни (высокая скорость вращения) вызывают высокие скорости ветра на уровне земли. Длинные дни (медленная скорость вращения) сделать дневные и ночные температуры слишком высокими.[122]

Многие сторонники Редкой Земли утверждают, что тектоника плит Земли, вероятно, не существовала бы, если бы не приливные силы Луны.[123][124] Гипотеза о том, что приливное влияние Луны инициировало или поддерживало тектонику плит Земли, остается недоказанной, хотя по крайней мере одно исследование предполагает временную корреляцию с образованием Луны.[125] Доказательства существования тектоники плит на таких планетах, как Марс[126] у которого, возможно, никогда не было большой луны, противоречит этому аргументу. Кастинг утверждает, что для начала тектоники плит не требуется большая луна.[78]

Сложная жизнь может возникнуть в альтернативных средах обитания

Сложная жизнь может существовать в средах, подобных черные курильщики на земле.
Смотрите также: Гипотетические типы биохимии

Сторонники редкой земли утверждают, что простая жизнь может быть обычным явлением, хотя сложная жизнь требует возникновения определенных условий окружающей среды. Критики считают, что жизнь могла возникнуть на Луна газового гиганта, хотя это маловероятно, если жизнь требует вулканизма. У Луны должны быть напряжения, вызывающие приливное нагревание, но не такие сильные, как на Ио Юпитера. Однако Луна находится в пределах интенсивных радиационных поясов газового гиганта, стерилизуя любое биоразнообразие до того, как оно установится. Дирк Шульце-Макух оспаривает это, выдвигая гипотезу об альтернативной биохимии инопланетной жизни.[127] В то время как сторонники редкой земли утверждают, что только микробные экстремофилы могут существовать в подземных средах обитания за пределами Земли, некоторые утверждают, что в этих средах также может возникать сложная жизнь. Примеры экстремофильных животных, таких как Hesiocaeca methanicola, животное, обитающее на дне океана клатраты метана вещества, чаще встречающиеся во внешних частях Солнечной системы, тихоходки который может выжить в космическом вакууме[128] или же Halicephalobus mephisto который существует при сокрушительном давлении, палящих температурах и чрезвычайно низком уровне кислорода на глубине 3,6 км в земной коре,[129] критики иногда называют их сложной жизнью, способной процветать в «чужой» среде. Джилл Тартер противостоит классическому контраргументу, что эти виды приспособились к этим средам, а не возникли в них, предполагая, что мы не можем предполагать условия для возникновения жизни, которые на самом деле неизвестны.[130] Есть предположения, что сложная жизнь могла возникнуть в подповерхностных условиях, которые могут быть похожи на те, в которых жизнь могла возникнуть на Земле, такие как приливно нагретый недра Европы или Энцелада.[131][132] Древние обходные экосистемы, такие как эти, поддерживают сложную жизнь на Земле, такую ​​как Рифтия пахиптила которые существуют совершенно независимо от поверхностной биосферы.[133]

Примечания

  1. ^ а б Уэбб 2002
  2. ^ Уорд и Браунли 2000, стр. 27–29
  3. ^ 1 Морфология двойника нашей Галактики В архиве 15 февраля 2006 г. Wayback Machine Космический телескоп Спитцера, Лаборатория реактивного движения, НАСА.
  4. ^ Lineweaver, Charles H .; Феннер, Еше; Гибсон, Брэд К. (2004). «Обитаемая зона Галактики и возрастное распределение сложной жизни в Млечном Пути» (PDF). Наука. 303 (5654): 59–62. arXiv:астро-ph / 0401024. Bibcode:2004Научный ... 303 ... 59Л. Дои:10.1126 / science.1092322. PMID  14704421. S2CID  18140737. Архивировано из оригинал (PDF) 12 июля 2006 г.
  5. ^ Уорд и Браунли 2000, п. 32
  6. ^ а б Гонсалес, Браунли и Уорд 2001
  7. ^ Лавдей, Дж. (Февраль 1996 г.). "Каталог ярких галактик APM". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 278 (4): 1025–1048. arXiv:Astro-ph / 9603040. Bibcode:1996МНРАС.278.1025Л. Дои:10.1093 / mnras / 278.4.1025. S2CID  15246554.
  8. ^ Д. Михалас (1968). Галактическая астрономия. В. Х. Фриман. ISBN  978-0-7167-0326-6.
  9. ^ Hammer, F .; Puech, M .; Chemin, L .; Flores, H .; Ленерт, М. Д. (2007). «Млечный Путь, исключительно тихая галактика: последствия для образования спиральных галактик». Астрофизический журнал. 662 (1): 322–334. arXiv:Astro-ph / 0702585. Bibcode:2007ApJ ... 662..322H. Дои:10.1086/516727. S2CID  18002823.
  10. ^ Баттерсби, Стивен (28 марта 2012 г.). «Загадки Млечного Пути: Андромеда, наш конкурент». Новый ученый.
  11. ^ Шарф, 2012 г.
  12. ^ Мастерс, Карен. «Как часто Солнце проходит через спиральный рукав в Млечном Пути?». Любопытно об астрономии.
  13. ^ Дартнелл 2007, п. 75
  14. ^ Харт, М. (Январь 1979 г.). «Жилые зоны вокруг звезд главной последовательности». Икар. 37 (1): 351–7. Bibcode:1979Icar ... 37..351H. Дои:10.1016/0019-1035(79)90141-6.
  15. ^ Филлипс, Тони (8 января 2013 г.). "Наука о солнечной изменчивости и земном климате". НАСА.
  16. ^ Образовательная группа по астрономии Университета Небраски-Линкольн, Калькулятор звездной светимости
  17. ^ Национальный центр атмосферных исследований, Влияние солнечной изменчивости на климат Земли, отчет 2012 года
  18. ^ «Большинство близнецов Земли не идентичны и даже не близки!», Написано Итаном 5 июня 2013 г.
  19. ^ Уорд и Браунли 2000, п. 18
  20. ^ Шмидт, Гэвин (6 апреля 2005 г.). «Водяной пар: обратная связь или принуждение?». RealClimate.
  21. ^ а б [1] Сотня ближайших звездных систем, Консорциум по исследованиям ближайших звезд.
  22. ^ а б Уорд и Браунли 2000, стр. 15–33
  23. ^ Минар, Энн (27 августа 2007 г.). «Юпитер и источник удара, и щит для Земли». Получено 14 января 2014. Без долгих мирных периодов, предлагаемых щитом Юпитера, разумная жизнь на Земле никогда не смогла бы закрепиться.
  24. ^ Батыгин и др., С. 23-24.
  25. ^ Hinse, T.C. «Хаос и динамика планет-частиц в обитаемой зоне внесолнечных планетных систем (качественное численное исследование стабильности)» (PDF). Институт Нильса Бора. Получено 31 октября 2007. Наблюдаемые основные результаты моделирования: [1] Наличие резонансов среднего движения высокого порядка для больших значений эксцентриситета планеты-гиганта. [2] В динамике доминирующей роли хаоса в обитаемой зоне (зонах) при больших значениях массы планеты-гиганта.
  26. ^ «Как только вы поймете, что большинство известных внесолнечных планет имеет очень эксцентричные орбиты (как планеты в Ипсилоне Андромеды), вы начнете задумываться, может ли что-то особенное в нашей солнечной системе» (UCBerkeleyNews цитирует Экстра солнечного планетарного исследователя Эрика Форда). Сандерс, Роберт (13 апреля 2005 г.). «Своенравная планета сбивает внесолнечные планеты за петлю». Получено 31 октября 2007.
  27. ^ Компания Sol, Звезды и обитаемые планеты, 2012 В архиве 28 июня 2011 г. Wayback Machine
  28. ^ Уорд и Браунли 2000, п. 220
  29. ^ Лиссауэр 1999, как обобщено Конвей Моррис 2003, п. 92; также см Comins 1993
  30. ^ Уорд и Браунли 2000, п. 194
  31. ^ Уорд и Браунли 2000, п. 200
  32. ^ а б c Тейлор 1998
  33. ^ Тектоника плит может иметь важное значение для жизни пришельцев, Ли Пуллен, Astrobiology Magazine, 19 февраля 2009 г., SPACE.com
  34. ^ Уорд, Р. Д., Браунли, Д. 2000. Тектоника плит необходима для сложной эволюции - Редкоземельный - Книги Коперника
  35. ^ Хадхази, Адам (14 июня 2010 г.). «Факт или вымысел: дни (и ночи) становятся длиннее». Scientific American.
  36. ^ Дартнелл 2007, стр. 69–70
  37. ^ Формальное описание гипотезы дается в: Токарный, Ричард (март 2004 г.). «Быстрые приливно-отливные циклы и происхождение жизни». Икар. 168 (1): 18–22. Bibcode:2004Icar..168 ... 18л. Дои:10.1016 / j.icarus.2003.10.018. приливный цикл, напоминающий механизм полимеразной цепной реакции (ПЦР), мог только реплицировать и амплифицировать ДНК-подобные полимеры. Этот механизм предполагает ограничения на эволюцию внеземной жизни. Здесь его преподают менее формально: Шомберт, Джеймс. «Происхождение жизни». Орегонский университет. Получено 31 октября 2007. с учетом обширности океанов Земли статистически очень маловероятно, чтобы эти ранние белки когда-либо могли соединиться. Решение состоит в том, что огромные приливы на Луне создавали внутренние приливные бассейны, которые регулярно наполнялись и испарялись, производя высокие концентрации аминокислот.
  38. ^ Чой, Чарльз К. (10 декабря 2014 г.). «Большая часть воды на Земле пришла из астероидов, а не из комет». Space.com.
  39. ^ «Формирование озонового слоя». НАСА.
  40. ^ НАСА, Озон и атмосфера, Центр данных Годдарда по наукам о Земле (GES) и информационных услуг
  41. ^ Эмсли, стр. 360
  42. ^ Раков, Владимир А .; Умань, Мартин А. (2007). Молния: физика и эффекты. Издательство Кембриджского университета. п. 508. ISBN  978-0-521-03541-5.
  43. ^ «Эффекты изменения углеродного цикла». НАСА.
  44. ^ Международная сеть по опасным вулканическим воздействиям на здоровье, двуокись углерода (CO2)
  45. ^ Скофроник-Джексон, Гейл. "Круговорот воды". НАСА.
  46. ^ "В чем разница между погодой и климатом?". НАСА. 1 февраля 2005 г.
  47. ^ "Атмосферные слои Земли". НАСА. 21 января 2013 г.
  48. ^ Переулок, 2012
  49. ^ Мартин, В. и Ментел, М. (2010)Происхождение митохондрий. Природное образование 3(9):58
  50. ^ Ридли М (2004) Эволюция, 3-е издание. Блэквелл Паблишинг, стр. 314.
  51. ^ Т. Тогаши, П. Кокс (ред.) Эволюция анизогамии. Издательство Кембриджского университета, Кембридж; 2011, стр. 22-29.
  52. ^ Бёкебум, Л. и Перрин, Н. (2014). Эволюция определения пола. Oxford University Press, стр. 25 [2]. Интернет-ресурсы, [3].
  53. ^ Czárán, T.L .; Хокстра, Р.Ф. (2006). «Эволюция половой асимметрии». BMC Эволюционная биология. 4: 34–46. Дои:10.1186/1471-2148-4-34. ЧВК  524165. PMID  15383154.
  54. ^ (по-английски) 800 миллионов лет для сложной эволюции органов - Гейдельбергский университет
  55. ^ Крамер 2000
  56. ^ Уорд и Браунли 2000, стр. 271–5
  57. ^ Барроу, Джон Д.; Типлер, Фрэнк Дж. (1986). Антропный космологический принцип 1-е издание 1986 г. (переработано в 1988 г.). Oxford University Press. ISBN  978-0-19-282147-8. LCCN  87028148. Раздел 3.2
  58. ^ Конвей Моррис 2003, Гл. 5
  59. ^ Конвей Моррис, 2003, стр. 344, п. 1
  60. ^ Гриббин 2011
  61. ^ Гонсалес, Гильермо (декабрь 2005 г.). «Обитаемые зоны во Вселенной». Истоки жизни и эволюция биосфер. 35 (6): 555–606. arXiv:Astro-ph / 0503298. Bibcode:2005 ОЛЕБ ... 35..555Г. Дои:10.1007 / s11084-005-5010-8. PMID  16254692. S2CID  15913242.
  62. ^ Инопланетяне: где они? 2-е изд., Ред. Бен Цукерман и Майкл Х. Харт (Кембридж: Пресс-синдикат Кембриджского университета, 1995), 153.
  63. ^ Гарвардский астрофизик поддерживает гипотезу редкой земли
  64. ^ "YouTube". Получено 15 июн 2018.
  65. ^ Дорогая 2001
  66. ^ Дорогая 2001, п. 103
  67. ^ Фрейзер, Кендрик. «Был ли креационист под влиянием гипотезы« редкой земли »?» Скептический исследователь. 1 ноября 2001 г.
  68. ^ Шнайдер, Жан. «Интерактивный каталог внесолнечных планет». Энциклопедия внесолнечных планет.
  69. ^ Ховард, Эндрю В .; и другие. (2013). «Скалистая композиция для экзопланеты размером с Землю». Природа. 503 (7476): 381–384. arXiv:1310.7988. Bibcode:2013Натура.503..381H. Дои:10.1038 / природа12767. PMID  24172898. S2CID  4450760.
  70. ^ «Охотники за экзопланетами предлагают систему для поиска жизнеобеспечивающих миров». Архивировано из оригинал 25 сентября 2015 г.. Получено 18 сентября 2015.
  71. ^ Стюарт Гэри Новый подход в поисках инопланетной жизни ABC Online. 22 ноября 2011 г.
  72. ^ Клавин, Уитни; Чоу, Фелиция; Джонсон, Мишель (6 января 2015 г.). «Кеплер НАСА отмечает тысячное открытие экзопланеты и открывает новые маленькие миры в обитаемых зонах». НАСА. Получено 6 января 2015.
  73. ^ Кастинг 2001, стр.123
  74. ^ Петигура, Эрик А.; Ховард, Эндрю В .; Марси, Джеффри В. (31 октября 2013 г.). "Распространенность планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 110 (48): 19273–19278. arXiv:1311.6806. Bibcode:2013ПНАС..11019273П. Дои:10.1073 / pnas.1319909110. ЧВК  3845182. PMID  24191033. Получено 5 ноября 2013.
  75. ^ Боренштейн, Сет (4 ноября 2013 г.). «Только в Млечном Пути существует 8,8 миллиарда обитаемых планет размером с Землю». Новости NBC. Получено 5 ноября 2013.
  76. ^ Овербай, Деннис (4 ноября 2013 г.). «Далекие планеты, подобные Земле, усеивают галактику». Нью-Йорк Таймс. Получено 5 ноября 2013.
  77. ^ Хан, Амина (4 ноября 2013 г.). «Млечный Путь может вместить миллиарды планет размером с Землю». Лос-Анджелес Таймс. Получено 5 ноября 2013.
  78. ^ а б c d е Кастинг 2001, стр. 118–120
  79. ^ Брамфил, Джефф (2007). «Под вопросом защитная сила Юпитера». Новости @ nature. Дои:10.1038 / news070820-11. S2CID  121623523.
  80. ^ Хорнер, Дж .; Джонс, Б.В. (2008). «Юпитер - друг или враг? Я: астероиды». Международный журнал астробиологии. 7 (3&4): 251–261. arXiv:0806.2795. Bibcode:2008IJAsB ... 7..251H. Дои:10.1017 / S1473550408004187. S2CID  8870726.
  81. ^ Купер, Кит (12 марта 2012 г.). «Скрытый злодей: роль Юпитера в столкновениях с Землей». Получено 2 сентября 2015.
  82. ^ Хауэлл, Элизабет (8 февраля 2017 г.). «Сатурн мог защитить Землю от массивных ударов астероидов». Space.com. Получено 9 февраля 2017.
  83. ^ Гипсон, Лилиан (24 июля 2015 г.). "New Horizons обнаруживает льды на Плутоне". НАСА. Получено 24 июля 2015.
  84. ^ Уорд и Браунли 2000, стр. 191–193
  85. ^ Кранендонк, В .; Мартин, Дж. (2011). «Начало тектоники плит». Наука. 333 (6041): 413–414. Bibcode:2011Наука ... 333..413В. Дои:10.1126 / science.1208766. PMID  21778389.
  86. ^ О'Нил, Крейг; Ленардик, Адриан; Веллер, Мэтью; Мореси, Луи; Quenette, Стив; Чжан, Сыци (2016). "Окно для тектоники плит в эволюции планет земной группы?". Физика Земли и планетных недр. 255: 80–92. Bibcode:2016ПЭПИ..255 ... 80О. Дои:10.1016 / j.pepi.2016.04.002.
  87. ^ Stern, S. A .; Каннингем, Н. Дж .; Hain, M. J .; Spencer, J. R .; Шинн, А. (2012). "Первые ультрафиолетовые спектры отражения Плутона и Харона, полученные с помощью спектрографа космической телескопической системы происхождения Thehubble: обнаружение характеристик поглощения и доказательства временных изменений". Астрономический журнал. 143 (1): 22. Bibcode:2012AJ .... 143 ... 22S. Дои:10.1088/0004-6256/143/1/22.
  88. ^ Рука, Эрик (2015). ОБНОВЛЕНО: обнажено ледяное лицо Плутона, телефоны космического корабля - домой'". Наука. Дои:10.1126 / science.aac8847.
  89. ^ Барр, Эми С.; Коллинз, Джеффри С. (2015). «Тектоническая активность на Плутоне после Харонообразующего удара». Икар. 246: 146–155. arXiv:1403.6377. Bibcode:2015Icar..246..146B. Дои:10.1016 / j.icarus.2014.03.042. S2CID  118634502.
  90. ^ Инь, А. (2012). «Структурный анализ зоны разлома Валлес Маринер: возможное свидетельство крупномасштабного сдвигового разлома на Марсе». Литосфера. 4 (4): 286–330. Bibcode:2012Lsphe ... 4..286л. Дои:10.1130 / L192.1.
  91. ^ Гринберг, Ричард; Гайсслер, Пол; Тафтс, Б. Рэндалл; Хоппа, Грегори В. (2000). «Обитаемость земной коры Европы: роль приливно-тектонических процессов». Журнал геофизических исследований. 105 (E7): 17551. Bibcode:2000JGR ... 10517551G. Дои:10.1029 / 1999JE001147.
  92. ^ «Ученые нашли доказательства« ныряющих »тектонических плит на Европе». www.jpl.nasa.gov. НАСА. 8 сентября 2014 г.. Получено 30 августа 2015.
  93. ^ Эмспак, Джесси (25 января 2017 г.). "У спутника Плутона Харона была своя собственная ледяная тектоника плит". Space.com. Получено 26 января 2017.
  94. ^ Валенсия, Диана; О'Коннелл, Ричард Дж .; Сасселов, Димитар Д. (ноябрь 2007 г.). «Неизбежность тектоники плит на суперземлях». Письма в астрофизический журнал. 670 (1): L45 – L48. arXiv:0710.0699. Bibcode:2007ApJ ... 670L..45V. Дои:10.1086/524012. S2CID  9432267.
  95. ^ Коуэн, Николас Б .; Аббат, Дориан С. (2014). «Водный цикл между океаном и мантией: суперземли не обязательно должны быть водными мирами». Астрофизический журнал. 781 (1): 27. arXiv:1401.0720. Bibcode:2014ApJ ... 781 ... 27C. Дои:10.1088 / 0004-637X / 781/1/27. S2CID  56272100.
  96. ^ Мэр, М .; Udry, S .; Pepe, F .; Ловис, К. (2011). «Экзопланеты: поиски близнецов Земли». Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки. 369 (1936): 572–81. Bibcode:2011RSPTA.369..572M. Дои:10.1098 / rsta.2010.0245. PMID  21220281.
  97. ^ а б Уорд и Браунли 2000, стр. 217
  98. ^ Киллен, Розмарин; Кремонский, Габриэль; Ламмер, Гельмут; и другие. (2007). «Процессы, которые продвигают и истощают экзосферу Меркурия». Обзоры космической науки. 132 (2–4): 433–509. Bibcode:2007ССРв..132..433К. Дои:10.1007 / s11214-007-9232-0. S2CID  121944553.
  99. ^ Gröller, H .; Шематович, В. И .; Lichtenegger, H. I.M .; Lammer, H .; Pfleger, M .; Куликов, Ю. N .; Macher, W .; Amerstorfer, U.V .; Бирнат, Х. К. (2010). «Атомно-горячее кислородное окружение Венеры». Журнал геофизических исследований. 115 (E12): E12017. Bibcode:2010JGRE..11512017G. Дои:10.1029 / 2010JE003697.
  100. ^ Mahaffy, P.R .; и другие. (2013). "Изобилие и изотопный состав газов в марсианской атмосфере с марсохода Curiosity". Наука. 341 (6143): 263–266. Bibcode:2013Научный ... 341..263М. Дои:10.1126 / science.1237966. PMID  23869014. S2CID  206548973.
  101. ^ Спенсер, Джон Р .; Кальвин, Венди М .; Человек, Майкл Дж. (1995). «Спектры устройств с зарядовой связью галилеевых спутников: молекулярный кислород на Ганимеде». Журнал геофизических исследований. 100 (E9): 19049. Bibcode:1995JGR ... 10019049S. Дои:10.1029 / 95JE01503.
  102. ^ Эспозито, Ларри У .; и другие. (2004). "Исследование спектрографа ультрафиолетового изображения Кассини". Обзоры космической науки. 115 (1–4): 299–361. Bibcode:2004ССРв..115..299Э. Дои:10.1007 / s11214-004-1455-8. S2CID  9806513.
  103. ^ Tokar, R.L .; Johnson, R.E .; Томсен, М. Ф .; Sittler, E.C .; Коутс, А. Дж .; Wilson, R.J .; Crary, F.J .; Янг, Д. Т .; Джонс, Г. Х. (2012). «Обнаружение экзосферного O2 + на спутнике Сатурна Дионе» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 39 (3): н / д. Bibcode:2012GeoRL..39.3105T. Дои:10.1029 / 2011GL050452.
  104. ^ Глейн, Кристофер Р .; Баросс, Джон А .; Уэйт, Дж. Хантер (2015). «PH океана Энцелада». Geochimica et Cosmochimica Acta. 162: 202–219. arXiv:1502.01946. Bibcode:2015GeCoA.162..202G. Дои:10.1016 / j.gca.2015.04.017. S2CID  119262254.
  105. ^ Теолис; и другие. (2010). «Кассини находит атмосферу двуокиси углерода и кислорода на ледяной Луне Реи Сатурна». Наука. 330 (6012): 1813–1815. Bibcode:2010Научный ... 330.1813Т. Дои:10.1126 / science.1198366. PMID  21109635. S2CID  206530211.
  106. ^ Из кометы Розетты вытекает первозданный кислород, Мэдди Стоун, 31 октября 2015 г., Gizmodo Australia
  107. ^ Холл, Д. Т .; Штробель, Д. Ф .; Feldman, P.D .; McGrath, M.A .; Уивер, Х.А. (1995). «Обнаружение кислородной атмосферы на спутнике Юпитера Европе». Природа. 373 (6516): 677–679. Bibcode:1995Натура.373..677H. Дои:10.1038 / 373677a0. PMID  7854447. S2CID  4258306.
  108. ^ Нарита, Норио; Эномото, Такафуми; Масаока, Сигеюки; Кусакабэ, Нобухико (2015). «Титания может производить абиотическую кислородную атмосферу на обитаемых экзопланетах». Научные отчеты. 5: 13977. arXiv:1509.03123. Bibcode:2015НатСР ... 513977Н. Дои:10.1038 / srep13977. ЧВК  4564821. PMID  26354078.
  109. ^ Обнаружены бескислородные животные - впервые, новости National Geographic
  110. ^ Danovaro R; Dell'anno A; Pusceddu A; Гамби С; и другие. (Апрель 2010 г.). «Первые метазоа, постоянно живущие в бескислородных условиях». BMC Биология. 8 (1): 30. Дои:10.1186/1741-7007-8-30. ЧВК  2907586. PMID  20370908.
  111. ^ Карнковская, Анна; Вацек, Войтех; Зубачова, Зузана; Treitli, Sebastian C .; Петржелкова, Романа; Эме, Лаура; Новак, Лукаш; Kárský, Vojtěch; Barlow, Lael D .; Герман, Эмили К .; Соукал, Петр (2016). «Эукариот без митохондриальной органеллы». Текущая биология. 26 (10): 1274–1284. Дои:10.1016 / j.cub.2016.03.053. PMID  27185558. S2CID  3933236.
  112. ^ Яхаломи, Даяна; Аткинсон, Стивен Д .; Нойхоф, Моран; Чанг, Э. Салли; Филипп, Эрве; Картрайт, Полин; Bartholomew, Jerri L .; Хюшон, Дороти (19 февраля 2020 г.). "Книдарийный паразит лосося (Myxozoa: Хеннегуя) отсутствует митохондриальный геном ". Труды Национальной академии наук. 117 (10): 5358–5363. Дои:10.1073 / pnas.1909907117. ISSN  0027-8424. PMID  32094163.
  113. ^ Стивенсон, Дж .; Lunine, J .; Клэнси, П. (2015). «Мембранные альтернативы в мирах без кислорода: создание азотосомы». Достижения науки. 1 (1): e1400067. Bibcode:2015SciA .... 1E0067S. Дои:10.1126 / sciadv.1400067. ЧВК  4644080. PMID  26601130.
  114. ^ НАСА обнаружило, что на Луне Сатурна есть химические вещества, которые могут образовывать «мембраны» Автор НАСА; Роб Гарнер, астробиология
  115. ^ Schirrmeister, B.E .; de Vos, J.M .; Антонелли, А .; Багери, Х.С. (2013). «Эволюция многоклеточности совпала с увеличением разнообразия цианобактерий и Великим событием окисления». Труды Национальной академии наук. 110 (5): 1791–1796. Bibcode:2013ПНАС..110.1791С. Дои:10.1073 / pnas.1209927110. ЧВК  3562814. PMID  23319632.
  116. ^ Миллс, Д. Б.; Ward, L.M .; Jones, C .; Sweeten, B .; Forth, M .; Treusch, A.H .; Кэнфилд, Д. Э. (2014). «Потребность в кислороде самых ранних животных». Труды Национальной академии наук. 111 (11): 4168–4172. Bibcode:2014ПНАС..111.4168М. Дои:10.1073 / pnas.1400547111. ЧВК  3964089. PMID  24550467.
  117. ^ Хартман H, Маккей CP "Кислородный фотосинтез и состояние окисления Марса". Planet Space Sci. 1995 январь-февраль; 43 (1-2): 123-8.
  118. ^ Чой, Чарльз К. (2014). «Нужна ли планете жизнь для создания континентов?». Журнал Astrobiology. Получено 6 января 2014.
  119. ^ Кастинг 2001, п. 130
  120. ^ Кастинг 2001, стр. 128–129
  121. ^ Belbruno, E .; Дж. Ричард Готт III (2005). «Откуда взялась луна?». Астрономический журнал. 129 (3): 1724–45. arXiv:astro-ph / 0405372. Bibcode:2005AJ .... 129.1724B. Дои:10.1086/427539. S2CID  12983980.
  122. ^ discovery.com Что делать, если Земля станет приливно заблокированной? 2 февраля 2013 г.
  123. ^ Уорд и Браунли 2000, стр. 233
  124. ^ Ник, Хоффман (11 июня 2001 г.). "Луна и тектоника плит: почему мы одни". Space Daily. Получено 8 августа 2015.
  125. ^ Тернер, С .; Рашмер, Т .; Рейган, М .; Мойен, Ж.-Ф. (2014). «Рано вниз? Начало субдукции на Земле». Геология. 42 (2): 139–142. Bibcode:2014Гео .... 42..139T. Дои:10.1130 / G34886.1.
  126. ^ Ученый UCLA обнаружил тектонику плит на Марсе Стюарт Вольперт, 9 августа 2012 г.
  127. ^ Дирк Шульце-Макух; Луи Нил Ирвин (2 октября 2008 г.). Жизнь во Вселенной: ожидания и ограничения. Springer Science & Business Media. п. 162. ISBN  978-3-540-76816-6.
  128. ^ Дин, Корнелия (7 сентября 2015 г.). "Тихоходка: практически невидимые, несокрушимые" водные медведи'". Нью-Йорк Таймс. Получено 7 сентября 2015.
  129. ^ Мошер, Дэйв (2 июня 2011 г.). «Новый« дьявольский червь »- это глубочайший вид животных, эволюционировавший, чтобы противостоять жаре и давлению». Новости National Geographic.
  130. ^ Тартер, Джилл. «Экзопланеты, экстремофилы и поиски внеземного разума» (PDF). Государственный университет Нью-Йорка Press. Получено 11 сентября 2015.
  131. ^ Reynolds, R.T .; McKay, C.P .; Кастинг, Дж. Ф. (1987). «Европа, приливно-нагретые океаны и обитаемые зоны вокруг планет-гигантов». Успехи в космических исследованиях. 7 (5): 125–132. Bibcode:1987AdSpR ... 7..125R. Дои:10.1016/0273-1177(87)90364-4. PMID  11538217.
  132. ^ Подробную критику гипотезы редкой земли в этом направлении см. Коэн и Стюарт, 2002 г..
  133. ^ Вацлав Смил (2003). Биосфера Земли: эволюция, динамика и изменения. MIT Press. п. 166. ISBN  978-0-262-69298-4.

Рекомендации

внешняя ссылка

Библиотечные ресурсы о
Гипотеза редкой земли