Ловушка для жизни: как гравитация может превратить планету в клетку
Изучение экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд, показало, что миры, подобные нашей Земле, встречаются довольно редко. Куда больше распространены скалистые планеты, радиус которых примерно в полтора раза больше земного — астрономы зовут их супер-Землями. Впрочем, и они представляют для науки определенный интерес, а потому исследователи упорно изучают каждую возможность того, что где-то среди скал может таиться инопланетная жизнь. Если бы жизнь на такой планете не только возникла, но и развилась до технологического уровня современного человечества, то мы смогли бы, к примеру, обнаружить сигналы космических кораблей ксеносов или иных. Однако недавнее исследование, представленное в International Journal of Astrobiology, проясняет один важный факт: даже небольшое увеличение силы тяжести (в сравнении с земной) могло существенно повлиять на любые интеллектуально развитые цивилизации. В народе это явление называют «большая гравитация».
Большая гравитация: друг и враг инопланетян
«Многие экзопланеты, более крупные и тяжелые, чем Земля, обладают также большей поверхностной гравитацией», утверждает в своей работе Майкл Гиппке (Michael Hippke), ученый из обсерватории Зоннеберга в Германии. «Это обстоятельство делает космические перелеты с таких миров намного более сложными, поскольку необходимая топливная масса в данном случае будет расти по экспоненте». К примеру, притяжение на других планетах, радиус которых вдвое больше земного и масса примерно в 10 раз больше, гравитация примерно в 2 раза сильнее (в многом это зависит и от состава самой планеты). Подобная «сверхтяжесть» может поспособствовать развитию жизни, поскольку облегчит удержание атмосферных газов и таким образом сформирует достаточно плотную атмосферу, чтобы защищать поверхность от воздействия космической радиации. Но высокая гравитация также станет и своего рода ловушкой, удерживающей разумную жизнь на планете.
Для того, чтобы запустить в космос лишь одну тонну вещества на Kepler-20b (скалистой экзопланете, радиус которой больше земного в 1,87 раз, а масса — в 9,7 раза), ракета должна быть примерно в 3 раза больше знаменитого «Сатурна-5». А чтобы запустить на орбиту что-то более полезное (к примеру, новый телескоп имени Джеймса Уэбба, который весит 6,2 тонны), потребуется примерно 55 000 тонн топлива! В таких условиях запуск космического корабля и вовсе видится чем-то невообразимым: для того, чтобы аппарат размером с «Аполлон-11» смог преодолеть силу притяжения планеты, ему понадобился бы топливный бак размером с Великую пирамиду в Гизе!
Как улететь с планеты, обладающей большой гравитацией
Конечно, если инопланетяне окажутся и в самом деле высокоразвитыми существами, то рано или поздно они найдут способ обойти ограничения, налагаемые большой гравитацией планеты. В статье описана одна из подобных стратегий: Гиппке предполагает, что строительство стартовых платформ космодромов на вершинах гор поможет облегчить ситуацию. Но и здесь есть одно досадное обстоятельство: на больших планетах горы, как правило, сравнительно невелики — в противном случае они просто разрушились бы под собственным весом при такой высокой гравитации.
В качестве альтернативы жителям супер-Земли может помочь технология, которую ученые развивают и на Земле, а именно запуск ракет из нижних слоев атмосферы — таким образом, можно преодолеть даже самую большую гравитацию. К тому же, экзопланета может оказаться миром, полностью покрытым водой, и в данном случае подводный космодром будет оснащен своего рода подлодками с баллистическими ракетами, которые смогут «отвезти» космический корабль в космос — еще одно осложнение в и без того не самом простом процессе.
Так смогут ли инопланетяне с супер-Земель с наибольшей гравитацией улететь в космос
В заключение Майкл отмечает, что в случае планет Солнечной системы, масса которых превышает земную больше чем в 10 раз, а соответственно, и обладают они большей гравитацией, чем наша, ракеты на химическом топливе и вовсе отпадают как средство для космических путешествий.
Получается, чтобы преодолеть большую гравитацию, нужно:
- Найти альтернативный источник топлива, который не истощит планету.
- Найти удобную точку взлёта — как вариант, верхние слои атмосферы.
- Топливный бак, способный «довезти» корабль до открытого космоса.
Собрать вместе 3 этих пункта пока невозможно для земных учёных. По мнению исследователя, на запуск одной такой ракеты уйдет значительная часть ресурсов целой планеты — весьма неразумная трата средств — и это, как минимум, одна причина, почему человек до сих пор не колесит по открытому космосу.
Для гипотетических братьев по разуму же единственным средством могут стать космические лифты, построить которые можно только с помощью материалов, на Земле не известных и обладающих достаточным запасом прочности. Так что, даже если человечество и обнаружит разумную жизнь среди звезд — это (к счастью или сожалению) не означает, что инопланетяне пожалуют с ответным визитом.
