Какая жизнь может быть на планетах с высокой гравитацией?
Мы будем рассматривать формы жизни на планетах, где гравитация выше земной, но не более, чем в два раза. Такие планеты потенциально могут представлять интерес для колонизации. Планеты с гравитацией, которая превышает земную в разы, для жизни в человеческом понимании не подойдут.
Таких планет очень много. Для сравнения, ускорение свободного падения для Юпитера – планеты, которая в 317,8 раз по массе превосходит Землю – всего в 2,5 раза выше земного.
Много ли в нашей галактике планет с высокой гравитацией?
Да, это довольно распространенное явление. Всего ученым известно около 5000 экзопланет. И большинство из них - крупные объекты с массой, гораздо большей, чем у Земли.
С другой стороны, у ученых пока нет ответа на вопрос - правда ли крупных планет больше или просто мы их находим, потому что планеты-гиганты проще обнаружить.
В любом случае, в Солнечной системе кроме Земли есть четыре планеты крупнее и три - помельче. А значит планеты с высокой гравитацией - скорее норма для нашей галактики.
Большие или маленькие животные?
В кинематографе и компьютерных играх часто фигурируют разумные расы, которые появились на планетах с высокой гравитацией. Все они выглядят крупными монстрами с крепким, плотным телосложением.
Есть две гипотезы о том, насколько крупными будут местные формы жизни. И основаны они на моделировании плотности атмосферы. У большинства гигантских планет атмосфера будет плотнее земной. В таких условиях, скорее всего, будут процветать крупные формы жизни.
Если же концентрация газа невелика, то здесь вероятнее формы жизни, напоминающие небольших пауков.
Важная особенность мира с высокой гравитацией - последствия от падения здесь гораздо серьезнее. Поэтому нужны крепкие мышцы - не только, чтобы передвигаться, но и чтобы быть максимально устойчивым. И желательно много ног, как у фантастических элкоров.
Вполне вероятно, что тут вообще не будет двуногих существ, а вот обладатели шести и более конечностей - вполне возможны. Это нужно, чтобы походка была стабильной, а центр тяжести существа расположен ниже к поверхности.
Мощные органы
У планет с высокой гравитацией атмосфера, как правило, плотнее. Поэтому и легкие должны быть мощнее, чтобы вдыхать и обрабатывать плотный воздух.
Нагрузка на сердце тут также выше - нужно перекачивать кровь вопреки большой силе тяжести.
Гигантские насекомые
На таких планетах, потенциально, может быть выше концентрация кислорода (так как в целом атмосфера плотнее - крупная планета не дает ей рассеяться).
Важное ограничение по размеру насекомых - концентрация кислорода. Это связано со спецификой их дыхания. У насекомых принципиально другая сердечно-сосудистая система. Их гемолимфа находится в полости, и не разносится по сосудам. Кислород в ткани у насекомых переносит развитая система трахей. И скорость попадания кислорода из воздуха в гемолимфу зависит от концентрации кислорода в воздухе. Чем кислорода больше, тем этот процесс эффективнее.
Кстати, на нашей планете уже существовали гигантские насекомые, например, стрекозы. И гигантские многоножки артроплевры, которые вырастали в длину до двух с половиной метров. В доисторические времена кислорода было больше и это снимало ограничения на размер.
Такие животные, как гигантские артроплевры, здесь весьма вероятны. Ведь они "стелятся" по земле, у них много ног - идеальная конструкция тела в условиях высокой гравитации!
Быть "плоским" в условиях высокой гравитации может быть выгодно, ведь ты перераспределяешь давление по всему телу.
Впрочем, на такой планете не только насекомые смогут достигать больших габаритов. Все животные в среднем могут быть крупнее за счет все той же концентрации кислорода.
Деревья в шляпах
Деревьям здесь не получится вертикально вырастать до гигантских размеров. Но ведь им нужно как то получать энергию местной звезды для фотосинтеза? Да и в целом богатая флора нужна, чтобы насытить всю гигантскую травоядную часть фауны.
Один из возможных вариантов решения проблемы - деревья со шляпками, подобные грибным. Своеобразные солнечные батареи, которые смогут собирать максимум энергии звезды, не вырастая при этом до огромных размеров вверх.
Боязнь высоты
В ходе эволюции у большинства животных здесь должна развиться боязнь высоты. Ведь падение даже с совсем небольшой высоты может стать фатальным. Добавим к этому факт, что габариты у большинства местной фауны будут в целом выше земных.
Рефлексы у местной фауны также, скорее всего, будут выше, чем у земных животных. Все это связано с опасностью падений.
Могут ли появиться на такой планете летающие животные
В массовом масштабе - точно нет. Может помочь, опять же, плотная атмосфера. В ней летающие животные смогут плавать, как киты в воде. Поэтому теоретически здесь возможны летающие гиганты. А атмосфера будет достаточно плотной, чтобы держать их вес, как вода держит кита.
Богатая водная фауна и никакого серфинга
"Стоимость" выхода из воды для местной фауны будет весьма высокой. И у них будет меньше мотивации осваивать сушу. Зачем выходить из воды, если она эффективно поддерживает большой вес?
Зато в эти края серфингистов точно не заманишь. Разве, что начинающих. Дело в том, что волны в местных океанах будут маленькими
Вулканы: редкие, но разрушительные
Чтобы вулкан начал выбрасывать лаву, здесь потребуется куда большее давление. И это будет приводить к тому, что вулкан долго будет копить в себе силы перед извержением.
Извержения вулканов будет на такой планете крайне редким явлением. Но куда более разрушительным. Одновременная работа нескольких вулканов будет приводить к катастрофам, сравнимым с падением астероида, убившего динозавров.
Цивилизации могут быть заперты на своих планетах
Если здесь есть разумная жизнь - ей гораздо сложнее покинуть пределы своей планеты.
Астрофизик из обсерватории Зоннеберга Майкл Гиппке смоделировал ситуацию, какие ресурсы нужны инопланетянам, чтобы преодолеть гравитацию своей планеты.
«Высокая гравитация делает космические перелеты с таких миров намного более сложными, поскольку необходимая топливная масса в данном случае будет расти по экспоненте». (Майкл Гиппке)
Для достижения второй космической скорости потребуются гигантские ресурсы и очень большие ракеты, в разы превышающие те, что мы строим на Земле.
Чтобы цивилизации вылететь с планеты с высокой гравитацией ей нужно быть на более высокой стадии развития, чем людям. В частности, эффективно освоить альтернативные источники энергии.