Радиация ставит предел жизни

Космические лучи, атакующие атмосферу Земли

Без атмосферы жизнь на планете невозможна – именно атмосфера защищает ее от губительных лучей из космоса.

По пустому пространству космоса то и дело пролетают очень быстрые и довольно тяжелые частицы, и даже целые ядра атомов – в основном, это протоны. Энергия этих крошечных снарядов колоссальна для мира элементарной физики – в сотни миллионов раз выше, чем все, на что способны наши самые мощные ускорители.

Некоторые из этих частиц выброшены Солнцем, другие появились в других частях галактики или за ее пределами. Земля постоянно подвергается их бомбардировке: попадая в земную атмосферу, они порождают «дождь» вторичных космических лучей, состоящих из новых частиц. Эти космические лучи – часть нашего естественного радиационного фона, однако на других планетах они могут поставить предел возможности развития жизни.

Сегодня, чтобы оценить потенциальную обитаемость планеты, астрономы чаще всего обращаются к тем из них, которые максимально похожи на нашу. Такая планета должна, прежде всего, иметь примерно земные размеры и стабильную орбиту, расположенную в пределах «зоны обитаемости» своей звезды – то есть постоянно находиться от нее на таком расстоянии, чтобы вода могла оставаться на планете в жидкой форме. Однако важным фактором должна быть и радиация: слишком сильные ее потоки будут буквально стерилизовать планету.

Этому вопросу посвящено недавнее исследование астрономов международного Космического института Блю Марбл. Физик Димитра Атри (Dimitra Atri) с коллегами решили оценить два ключевых фактора, которые влияют на количество космической радиации, попадающей на планету: мощность ее магнитного поля и плотность атмосферы. Магнитное поле отклоняет большое количество заряженных частиц, атмосфера поглощает и рассеивает их.

«Впервые я задумался над этим, мысленно сравнивая Землю и Марс, это две очень близкие планеты, а между тем взгляните на нашу цветущую биосферу – и на безжизненность нашего соседа. Отчего это так? – рассказывает Атри. – Основным фактором является высокий уровень радиации на Марсе: атмосфера у него очень разрежена, глобального магнитного поля нет – и нет никакой защиты от космических лучей».

Авторы смоделировали на компьютере целый ряд возможных сценариев: планеты с магнитным полем, как у Земли, и вовсе без него, с атмосферой плотностью от 1 до 0,1 земной. Неожиданно для них важнейшим фактором защиты оказалось не магнитное поле, а атмосфера. Они подсчитали, что если б у Земли магнитного поля не было вовсе, уровень радиации, возникающей из-за космических лучей, повысился бы всего вдвое – для жизни это не угрожающая величина. А вот при снижении плотности атмосферы до 10% радиация подскочила бы сразу на два порядка. Это уже смертельно.