Земля не просто пригодна для жизни, она необычайно пригодна для жизни. Тут довольно много воды для планеты, находящейся так близко к Солнцу. Кроме того, наша планета геологически активна и имеет стабильную орбиту. И всё это необходимо для жизни в том виде, в котором мы её знаем. Но есть и косвенные моменты, такие как отсутствие постоянной бомбардировки большими астероидами и достаточно стабильная ось вращения. Отчасти это связано с газовым гигантом Юпитером. Гигантская планета помогла очистить Солнечную систему от обломков астероидов и, возможно, помогла стабилизировать орбиты внутренних планет. Так что жизнь удалась. Но новое исследование показывает, что если бы у Юпитера была другая орбита, жизнь могла бы быть ещё лучше.
В исследовании изучалось, как Юпитер влияет на орбиту Земли и наклон оси с течением времени. Оба этих параметра являются важными факторами для нашей погоды и климата. Например, Земля имеет круговую орбиту. С математической точки зрения форма орбиты измеряется её эксцентриситетом. При e=0 орбита представляет собой идеальный круг, а чем более эллиптическая орбита, тем ближе e к 1. Орбита Земли имеет e=0,017. Это означает, что Земля находится чуть ближе к Солнцу менее полугода и немного дальше более половины года. Это связано с тем, что Земля движется по своей орбите немного быстрее, когда она находится ближе к Солнцу.
На этом моменте некоторые из читателей скажут, что времена года наступают не из-за эксцентриситета, и они будут в правы. Смена сезонов на нашей планете объясняется осевым наклоном Земли, который в настоящее время составляет около 23,4 градуса. Из-за этого наклона Солнце находится выше летом и ниже зимой. И, конечно же, когда в северном полушарии лето, в южном полушарии зима.
Интересно, что для северного полушария лето – это время, когда Земля находится немного дальше от Солнца, а это означает, что северное лето лишь немного длиннее южного. Поскольку большая часть суши на Земле находится в Северном полушарии, это означает, что Земля немного более пригодна для жизни, чем если бы у нас была круговая орбита. Это не влияет на нашу повседневную жизнь, но играет роль в геологических масштабах.
Со временем осевой наклон Земли немного меняется, что приводит к более суровым или мягким зимам. Ось Земли также прецессирует со временем, а это означает, что её ориентация относительно орбиты Земли также смещается. Все эти факторы лежат в основе так называемого цикла Миланковича. Это мера того, сколько общего тепла получает земная поверхность, известная как инсоляция. Цикл меняется на протяжении тысячелетий. Двенадцать тысяч лет назад, на заре человеческой цивилизации, инсоляция была очень высокой, что давало нам особенно тёплый мир. В настоящее время она несколько ниже, и без последствий глобального потепления у нас был бы прохладный период.
Часть цикла Миланковича связана с небольшим гравитационным притяжением Юпитера. Но поскольку Юпитер также имеет круговую орбиту (e=0,048), притяжение не имеет существенного значения. В новом исследовании команда создала модели Солнечных систем, в которых орбита Юпитера имела более высокий эксцентриситет. Они думали, что в таком случае Юпитер сделает Землю менее пригодной для жизни, но они были удивлены, обнаружив, что на самом деле это улучшило ситуацию. При повышенном гравитационном воздействии Юпитера Земля будет иметь лучшую инсоляцию, так что ещё большая часть поверхности Земли будет находиться в пределах умеренного климата.
Это имеет большое значение для потенциально обитаемых миров в других звёздных системах. Хотя мы склонны сосредотачиваться на том, находится ли мир в обитаемой зоне, это только первое требование для действительно обитаемого мира. Другие факторы, такие как инсоляция, зависят от присутствия других планет в системе.
