Зона обитаемости

Обита́емая зо́на, зо́на обита́емости, зо́на жи́зни

Нахождение планеты в обитаемой зоне и её благоприятность для жизни не обязательно связаны: первая характеристика описывает условия в планетной системе в целом, а вторая — непосредственно на поверхности небесного тела.

В англоязычной литературе обитаемую зону также называют зоной Златовласки (англ. Goldilocks Zone), что представляет собой отсылку к английской сказке Goldilocks and the Three Bears, на русском языке известной под названием «Три медведя». В сказке Златовласка пытается воспользоваться несколькими наборами из трёх однородных предметов, в каждом из которых один из предметов оказывается по какому-либо параметру избыточным (большим, твёрдым, горячим и т. п.), другой — недостаточным (маленьким, мягким, холодным…), а третий, промежуточный между ними, предмет приходится «в самый раз», золотой серединой. Аналогично, для того, чтобы оказаться в обитаемой зоне, планета не должна находиться ни слишком далеко от звезды, ни слишком близко к ней.

Границы обитаемой зоны установлены исходя из требования наличия на находящихся в ней планетах воды в жидком состоянии, поскольку она является необходимым растворителем во многих биохимических реакциях.

За внешней границей обитаемой зоны планета не получает достаточно радиации центрального светила, чтобы компенсировать потери на излучение, и её температура опустится ниже точки замерзания воды. Планета, расположенная ближе к светилу, чем внутренняя граница обитаемой зоны, будет чрезмерно нагреваться его излучением, в результате чего вода испарится.

Расстояние от звезды, где это явление возможно, вычисляется по размеру и светимости звезды. Центр обитаемой зоны для конкретной звезды описывается уравнением:

${\displaystyle d_{AU}={\sqrt {L_{star}/L_{sun}}}}$, где:

${\displaystyle d_{AU}}$ — средний радиус обитаемой зоны в астрономических единицах,

${\displaystyle L_{star}}$ — болометрический показатель (светимость) звезды,

${\displaystyle L_{sun}}$ — болометрический показатель (светимость) Солнца.

Существуют разные оценки того, где простирается обитаемая зона в Солнечной системе:

Соображения насчёт того, что местоположение планетной системы, находящейся в пределах галактики, должно оказывать влияние на возможность развития жизни, привело к концепции т. н. «галактической обитаемой зоны» (англ. GHZ, galactic habitable zone). Концепцию развил в 1995 году Гиллермо Гонсалес^{[англ.][16]}, несмотря на её оспаривание^[17].

Галактическая обитаемая зона представляет собой, по имеющимся на данный момент представлениям, кольцеобразный регион, расположенный в плоскости галактического диска. По оценкам, в Млечном Пути обитаемая зона расположена в регионе от 7 до 9 кпк от центра галактики, расширяющемся со временем и содержащем звёзды возрастом от 4 до 8 миллиардов лет. Из этих звёзд 75 % старше Солнца^[18].

В 2008 году группа учёных опубликовала проведённое обширное компьютерное моделирование^[19], в соответствии с которым, по крайней мере в галактиках, подобных Млечному Пути, звёзды, подобные Солнцу, могут мигрировать на большие расстояния. Это противоречит концепции, что некоторые зоны галактики более пригодны для образования жизни, чем другие^[20][21].

Планеты в обитаемых зонах крайне интересны для учёных, которые ищут как внеземную жизнь, так и будущие дома для человечества^[22].

Уравнение Дрейка, которое пытается определить вероятность внеземной разумной жизни, включает переменную (n_e) в качестве числа жизнепригодных планет в звёздных системах с планетами. Нахождение экзопланет Златовласки помогает уточнить значения для этой переменной. Крайне низкие значения могут подтвердить гипотезу уникальной Земли, которая утверждает, что к зарождению жизни на Земле привела серия крайне маловероятных случаев и событий. Высокие значения могут усилить принцип заурядности Коперника в положении: большое количество планет Златовласки означает, что Земля не уникальна.

Поиск одинаковых по размеру с Землёй планет в обитаемых зонах звёзд — ключевая часть

Первая подтверждённая экзопланета в обитаемой зоне — Kepler-22 b — была обнаружена в 2011 году^[25]. На 3 февраля 2012 года известно четыре достоверно подтверждённых планеты, находящихся в обитаемых зонах своих звёзд^[26].

23 июля 2015 года в созвездии Лебедя была обнаружена экзопланета Kepler-452 b. Её диаметр всего на 60 % больше диаметра Земли, что делает её более похожей на нашу планету по сравнению с ранее обнаруженными. Период обращения планеты вокруг звезды составляет 385 суток, что так же крайне близко к периоду обращения Земли вокруг Солнца^[27].

22 февраля 2017 года NASA заявило, что обнаружило сразу семь экзопланет около ультрахолодного звезды-карлика TRAPPIST-1, три из которых имеют размеры, сравнимые с Землёй, и находятся в «обитаемой зоне» с возможностью наличия жидкой воды^[28].

После уточнения космическим телескопом

TOI-700 d — первая обнаруженная экзопланета земной группы, находящаяся в обитаемой зоне своей звезды. Открыта транзитным методом телескопом TESS^[31].

Концепция обитаемой зоны критикуется Яном Стюартом и Джеком Коэном в книге «Evolving the Alien». Два основных возражения заключаются в том, что, с одной стороны, предполагается, что

Разные величины вулканической активности, приливных эффектов, массы планеты и даже радиоактивного распада могут повлиять на уровни тепла и излучения на планете и ухудшать условия для жизни на планетах обитаемой зоны. Жизнь, подобная земной, возможно, могла бы адаптироваться к условиям Европы, но вряд ли могла бы там возникнуть ввиду жесточайшей радиации, которой подвергается Европа от мощного магнитного поля Юпитера. И возможно, что на небесном теле, которое со временем вышло за пределы обитаемой зоны (например, на тех же газовых гигантах и Титане или другом спутнике Сатурна Энцеладе), жизнь более вероятна, чем на том, которое по расчётам входит в неё.

• Изображение орбит планет относительно обитаемой зоны звезды (англ.)
• Каталог потенциально обитаемых экзопланет (англ.)