Эволюция биосферы на экзопланетах может зависеть от соотношения площади воды и суши.

Когда астрономы обнаруживают новую экзопланету, сразу возникает естественный вопрос: а может ли на ней существовать жизнь? Узнать наверняка мы пока не в состоянии, но можем предположить, что коль скоро на Земле жизнь каким-то образом возникла, то и экзопланеты, похожие на нашу, тоже могли бы быть обитаемы. Но если экзопланета не совсем похожа на Землю, как оценить вероятность того, что на ней могут существовать живые организмы? Исследователи из Гарвардского университета предложили простой и немного необычный способ, с помощью которого можно оценить, насколько экзопланета может быть успешна в «культивировании» жизни.

На экзопланете, целиком покрытой водой, условия для развития жизни могут быть не такими комфортными. Иллюстрация: Anynobody/Wikimedia https://en.wikipedia.org/wiki/Ocean_planet#/media/File:Ocean_world.png

Начнём с того, что для всех известных живых организмов необходима вода, поэтому если на какой-нибудь экзопланете воды нет, то и жизнь там скорее всего тоже отсутствует.  Но не только вода нужна для того, чтобы жизнь расцвела пышным цветом. Один из важных компонентов, без которого не могут образоваться ни молекулы ДНК, ни молекулы АТФ – это фосфор. На Земле фосфор встречается в основном в форме фосфатов, главный из которых минерал апатит. Но апатит очень плохо растворяется в воде, поэтому на планете, где есть только один большой океан, количество растворённого в нём фосфора будет ограничено. Поэтому и продуктивность жизни будет не такой высокой – для новых организмов просто не хватит «стройматериала».

Получается, что на суше продуктивность жизни зависит в основном от доступности воды, которая попадает на землю, испарившись с поверхности океанов. Поэтому, чем больше будет площадь океанов, тем больше будет развиваться жизнь на суше. С другой стороны, если океан будет покрывать всю планету целиком, то продуктивность морской жизни будет ограничиваться наличием фосфора. Сложив эти два слагаемых, исследователи получили формулу, которая описывает биологическую продуктивность планеты в зависимости от соотношения площади суши и океана на её поверхности. Оказалось, что лучше всего живётся на планете, где водная поверхность занимает от 30% до 90%. Слишком сухие экзопланеты сводят шансы развития биосферы практически к нулю, что мы, собственно, можем наблюдать на Марсе. Однако и другая крайность – водный мир без клочка суши, хоть и несколько лучше пустыни, но тоже не столь комфортен для жизни.

По материалам arXiv.org