Не только магнитное поле защищает земную жизнь от радиации

Александр Березин — 13 ноября 2013 года, 17:58

Магнитное поле защищает нас от космических лучей, которые угрожают даже тем, кто рискнёт отправиться на Марс (где сильного магнитного поля нет). Оттого и экзопланеты без магнитного поля обречены: сложные формы жизни не выживут из-за избытка космических лучей.

Всё вышесказанное было самоочевидной банальностью до тех пор, пока Димитра Атри (Dimitra Atri) из Института Земли (США) не попытался проверить, так ли это на самом деле.

Действительно ли защита планетарной жизни магнитным полем вторична по отношению к толщине атмосферы? (Здесь и ниже иллюстрации NASA, EPA.)


Он поступил просто: построил модель, учитывающую уровень радиации на поверхности Земли, Марса и планет с параметрами атмосферы и магнитного поля между этими двумя телами. Напомним: на Марсе не только почти нет магнитного поля, но и атмосфера в сотню раз разрежённее, а уровень радиации от космических лучей представляет для нашего вида серьёзную угрозу.

Однако моделирование показало нечто неожиданное: «Мы обнаружили, что толщина атмосферы — куда более важный фактор для определения получаемой планетой дозы радиации [по сравнению с магнитным полем], — сообщает г-н Атри. — Если вы возьмёте Землю и полностью уберёте её магнитное поле, то уровень радиации... вырастет вдвое. Это много, но эффект тем не менее будет мал и не окажет на нас никакого влияния». Более того, если у Земли оставить её считающееся значительным магнитное поле и начать уменьшать толщину атмосферы, то уже при одной десятой от нынешнего значения доза радиации, получаемая нами, вырастет в 1 600 раз, уверяет учёный. Причём эти результаты слабо связаны с составом атмосферы, и какой бы газ в ней ни доминировал, обстрел космическим лучами изменится не более чем на несколько процентов. То есть даже не слишком богатая магнитным полем Венера защищает свою поверхность от космической радиации несравнимо лучше.

В определённом смысле это ошеломительная информация, что-то вроде 22 июня для астробиологии. Поясним: большинство звёзд Вселенной — красные карлики, они же и самые долгоживущие. Возле них же, как ожидается, располагается большинство потенциально обитаемых планет мироздания. Но одним из ключевых возражений против самой идеи их заселённости всегда оставался тезис «Нет магнитного поля — нет и развитой жизни».

Чтобы быть в зоне обитаемости у красного карлика, планета должна находиться так близко от него, что будет подвергаться приливному захвату, и этот фактор вкупе с другими приводит к тому, что у неё может появиться лишь весьма слабое магнитное поле.

Кстати, вот вам ещё информация к размышлению. Недавно группа немецких учёных во всеуслышание заявила: в последний раз полюса Земли менялись местами не 780, а лишь 41 тыс. лет назад, то есть при жизни нашего биологического вида, который почему-то никак на это не отреагировал, хотя должен был: ведь при смене полюсов магнитное поле падает в двадцать раз, формально оголяя сложную жизнь перед космическими лучами. И тем не менее 250 лет при сверхслабом магнитном поле не оставили никаких проблемных следов у тогдашних Homo sapiens. Так что жизни на планетах у красных карликов если что и угрожает, то вряд ли слабость магнитного поля.

Дело в том, что, судя по доступной сегодня информации, Земля — довольно маленькая планета для себе подобных. Большинство твёрдых тел земной группы в других системах больше и обладают значительно более толстой атмосферой и гидросферой; следовательно, тамошние живые существа защищены от космических лучей не хуже нас, а может, и лучше.

Близкая гамма-вспышка — ещё один источник космической радиации, который может нанести серьёзный удар по жизни. Коричневые облака окислов азота должны образоваться в земной атмосфере там, где на неё обрушился бы поток гамма-излучения от такого явления.


Но есть ещё один вопрос: насколько магнитное поле важно для существования на планете океанов? Скажем, сегодняшняя модель истории Венеры утверждает, что именно из-за отсутствия магнитного поля планета потеряла свою воду, которую после фотолиза на кислород и водород солнечный ветер «по частям» выносил из атмосферы. В то же время уже давно раздаются голоса, что для реализации такого сценария, во-первых, планета должна находиться в системе с сильным звёздным ветром (большинство красных карликов его, по всей видимости, лишены), а во-вторых, центральная звезда должна давать много ультрафиолета, иначе фотолиз водяных паров в верхних слоях атмосферы будет слишком медленным для обезвоживания целой планеты. Очевидно, лишь новые исследования до конца прояснят этот вопрос.

Отчёт о работе опубликован в журнале Astrobiology (доступен полный текст).

Подготовлено по материалам Astrobiology Magazine.