В астробиологических кругах много споров происходит вокруг так называемой зоны обитаемости вокруг звезды. Под зоной обитаемости подразумевается вовсе не область, которая реально может оказаться обитаемой. Это просто та область пространства вокруг звезды, в пределах которой на гипотетической планете с достаточным давлением атмосферы могла бы существовать жидкая вода. Стоит подойти к звезде поближе — и вода вскипит и испарится; стоит отодвинуться — и она замерзнет и превратится в лед. В промежутке же температура «в самый раз», и понятно, что эта область получила неофициальное название «зона Златовласки» или «зона жизни».
В Солнечной системе обитаемая зона лежит где-то между 0,73 и 3 а.е. от Солнца — о точных ее границах ученые спорят. Венера слегка касается внутренней границы этой зоны, а внешняя ее граница доходит аж до Цереры, так что и Земля, и Марс свободно попадают внутрь. Так что «в принципе» на поверхности и Венеры, и Марса могла бы присутствовать жидкая вода. На практике, правда, все сложнее. Средняя температура на поверхности Венеры составляет 462 °C — хватит, чтобы расплавить свинец. Дело в том, что на Венере парниковый эффект вышел из-под контроля и ее атмосфера стала настоящей ловушкой для тепла. Найти там жидкую воду, мягко говоря, шансов немного. На Марсе средняя температура составляет минус 63 °C, так что всегда считалось, что вода там существует только в виде льда. Однако в 2015 году выяснилось, что марсианским летом некоторое небольшое количество льда все же тает, просачиваясь вниз по склонам некоторых кратеров. Ученые и раньше подозревали это, поскольку на склонах видны темные полосы, но решающим доказательством является присутствие летом, когда эти полосы удлиняются, гидратированных солей. Вероятно, около 3,8 миллиарда лет назад на поверхности Марса было полно воды, но затем он потерял значительную часть своей атмосферы, которую унесло солнечным ветром после ослабления магнитного поля планеты. После этого вода частично испарилась, частично замерзла. Она и сегодня по большей части пребывает в этом состоянии.
Таким образом, расстояние от центрального тела не единственный критерий. Концепция зоны обитаемости дает простое и понятное направление поиска, но направления не являются жесткими. Жидкая вода не обязана существовать внутри зоны обитаемости и вполне может существовать за ее пределами. Планета, расположенная близко к звезде, может находиться в слишком горячей зоне, но если она состоит со своей звездой в спин-орбитальном резонансе 1:1, то получается, что она всегда обращена к звезде одной и той же стороной — и тогда на этой стороне очень жарко, а на другой — чрезвычайно холодно. В промежутке при этом имеется переходная температурная зона под прямым углом к экватору. (На раскаленном Меркурии в полярных кратерах, куда никогда не проникают солнечные лучи, есть лед. И эта планета даже не состоит с Солнцем в резонансе 1:1.) У планеты с покрытой льдом поверхностью может быть какой-то внутренний источник тепла — в конце концов, у Земли же он есть, — который расплавляет часть льда. Толстая атмосфера с большим содержанием углекислого газа или метана тоже способна разогреть планету. Неустойчивая ось вращения может помочь планете остаться теплой вне обитаемой зоны, неравномерно распределив тепло. Планета на вытянутой орбите может запасать энергию вблизи звезды и высвобождать ее, отдаляясь, даже если в среднем она и не будет попадать в обитаемую зону. Вблизи красного карлика может находиться планета с толстой облачной атмосферой, помогающей более равномерно распределить тепло.
В 2013 году телескоп Kepler нашел две экзопланеты, похожие на Землю сильнее всех открытых на тот момент. Обе эти планеты обращаются вокруг одной и той же звезды Кеплер-62 в созвездии Лиры и обозначаются Кеплер-62e и Кеплер-62f. Обе они по диаметру примерно на 50 % больше Земли и, возможно, представляют так называемые суперземли — каменные тела тяжелее Земли, но не такие массивные, как Нептун. Или, возможно, они состоят из спрессованного льда. Эти планеты уверенно располагаются в зоне жизни звезды Кеплер-62, так что при подходящих условиях (таких как схожая с земной атмосфера) на их поверхности могла бы быть жидкая вода.
В начале 2015 года NASA объявило об открытии двух новых экзопланет, еще больше похожих на Землю. Кеплер 438b на 12 % больше Земли и получает на 40 % больше энергии от своей звезды, которая находится от нас на расстоянии 479 световых лет. Кеплер 442b на 30 % крупнее Земли и получает на 30 % меньше энергии; до ее звезды от нас 1292 световых года. Их существование невозможно подтвердить по соответствующим колебаниям блеска звезд. Вместо этого астрономы используют тщательное сравнение результатов измерений и их статистический анализ. Судя по размеру, это, вероятно, каменные планеты, хотя их массы нам неизвестны. Находятся они в зоне обитаемости, так что на них вполне может быть жидкая вода.
Среди других подтвержденных экзопланет, похожих по своим характеристикам на Землю, Глизе 667Cc и 832c, а также Кеплер 62e, 452b и 283с. Пока неподтвержденный кандидат в планеты от Kepler KOI-3010.01 тоже относится к земному классу, если существует. Миров, подобных нашему, много — и недалеко, по космическим меркам, но для техники сегодняшнего дня или представимого будущего они совершенно недостижимы.
Питер Бехрузи и Молли Пиплз пересмотрели и заново интерпретировали статистику экзопланет Kepler в контексте нашего знания о том, как возникают звезды в галактиках; они вывели формулу того, как меняется со временем число планет во Вселенной. Долю землеподобных планет тоже можно вывести из этого числа. Добавив в формулу нынешний возраст Вселенной, исследователи получили оценку: они считают, что в настоящий момент существует примерно 100 квадриллионов землеподобных планет. Это приблизительно по 500 млн планет на галактику, так что в нашей Галактике, вероятно, имеется полмиллиарда планет, очень похожих на нашу.
Фокус внимания астробиологов в настоящее время смещается от буквально землеподобных планет к мирам других типов, в которых можно разумно предположить вероятность жизни. По результатам моделирования, которое провели Димитар Сасселов, Диана Валенсия и Ричард О’Коннелл, суперземли могут оказаться более подходящими для жизни, чем наша собственная планета. Причина — в тектонике литосферных плит. На Земле движение материков помогает стабилизировать климат, осуществляя рециркуляцию углекислого газа через океанское дно, субдукцию и вулканы. При стабильном климате у
