Учёные уверены, что эти планеты в будущем станут лучшим местом для обнаружения внеземной жизни.

В закладки

Фото NASA

Каждый химический элемент «светится» по-своему. Нам нужно только поймать этот «свет» и разложить его на составляющие. Наличие тех или иных элементов подскажет нам, есть ли на планете атмосфера, вода, или, скажем, она является огромным металлическим шаром. И такое бывает.

Павел Поцелуев, руководитель проекта Alpha Centauri

Референт по лекционной работе по направлениям «астрономия и космонавтика» Санкт-Петербургского планетария, аспирант кафедры небесной механики СПбГУ Мария Боруха в беседе с TJ назвала открытие экзопланет «очередной монеткой в большой копилке знаний».

Любое открытие в астрономии важно. То, что открыли они, интересно и удивляет - планетная коммуналка, очень плотно населённая система возле другого Солнца.

Важность скорее не в самом этом открытии, а в том, что такие открытия вообще возможны. Меня искренне восхищает возможность открывать другие миры - другие планеты. И тем более, такие крошечные, как наша Земля - это же невероятно сложная задача.

Само открытие нам показывает в очередной раз, что мир устроен удивительно и что другие системы могут быть совершенно не похожи на нашу. У нас в Солнечной системе вообще нет настолько близких к Солнцу планет. И нет стольких каменных планет. Там их целых семь, а у нас - всего четыре.

Как отметила Боруха, об открытии жизни на выявленных экзопланетах будет рано утверждать даже при обнаружении в составе атмосферы метана, кислорода, озона или паров воды.

Мы сейчас даже в своей Солнечной системе не можем утверждать, что одни, просто потому что не изучили окружающие тела достаточно для этого. Что уж говорить об экзопланетах.

В данном случае спектральный состав атмосфер ещё не известен, как я поняла, поэтому вопрос о существовании жизни там поднимать определённо рано. Но астрономы вынуждены идти на такие трюки - иначе эта тема не будет никого волновать.

Мария Боруха, референт Санкт-Петербургского планетария

С открытием системы из семи планет человечество стало «чуть-чуть» ближе к ответу на вопрос о внеземной жизни, подчеркнула Боруха.

Сейчас гораздо интереснее то, что коллекция найденных экзопланетных систем пополнилась вот таким удивительным экземпляром.

Очень надеюсь, что в ближайшие годы статистика будет набираться и астрономы смогут уже увереннее говорить о том, насколько типичны такие планеты, как наша Земля, и такие системы, как Солнечная.

А потом, в далёком-далёком будущем, благодаря этому открытию и многим другим, уже может найдут жизнь вне Солнечной системы.

Мария Боруха, референт Санкт-Петербургского планетария

В подготовке материала участвовали Василий Басов, Анатолий Чиквин и Сергей Звезда.

В 1950 физик Энрико Ферми спросил: «Где они»? Это был своеобразный плач по поводу отсутствия доказательств инопланетного разума во Вселенной.

Сегодня этот вопрос по-прежнему задают в контексте открытия новых миров, лежащих за пределами Солнечной системы, с мыслью, что возможно (только возможно), мы наконец найдем инопланетян.

Многочисленные изменения, произошедшие за последние 20 лет в области обнаружения экзопланет, серьезно взбудоражили воображение не только ученых, но и космических энтузиастов.

Так, когда же мы обнаружим Землю 2.0?

Нетерпение, связанное с этим вопросом, привело многих, даже в научных кругах, к преждевременным заявлениям о том, что «земной аналог» обнаружен.

Но подобные заявления об обнаружении экзопланеты, подобной Земле, в лучшем случае, основываются на оптимистическом моделировании, в худшем, стремятся привлечь внимание какой-то сенсацией.

Многие из таких утверждений сделаны на основании придуманных систем оценки обитаемости, которые используют лишь некоторые свойства экзопланет, аналогичные земным.

К сожалению, эти системы чрезвычайно просты и почти всегда дают ошибочную информацию о характеристиках планет, которые они пытаются описать.

Оценка обитаемости: это не так-то и просто!

Ещё до начала массового обнаружения экзопланет, астрофизики предположили, что у каждой звезды есть рядом область, которую впоследствии назвали «обитаемой зоной».

Эта зона находится на расстоянии от звезды, где гипотетический близнец Земли будет иметь среднюю температуру поверхности между точкой замерзания и кипения воды. То есть, если близнец находится слишком близко, то вода закипит; а если слишком далеко, то вода замерзнет. Оба сценария исключают возможность существования воды в жидком состоянии, и как следствие саму жизнь.

Но если состав атмосферы экзопланеты отличается от нашего, истинная температура поверхности может быть какой угодно. С газообразными планетами все ясно, человечество не имеет возможности рассмотреть их поверхность.

Для скалистых планет разреженная атмосфера может сделать их более холодными (особенно ночью), в то время как плотная атмосфера способна сделать их очень горячими.

Например, Венера. Вследствие ее мощной атмосферы и парникового эффекта, температура поверхности там достигает +450C. И хотя Венера находится в пределах обитаемой зоны, ее, конечно, нельзя назвать пригодной для жизни.

Итак, сказать, что если объект лежит в обитаемой зоне, то он пригоден для жизни нельзя. Тем не менее, многие экзопланеты, найденные в обитаемых зонах, определены, даже в пресс-релизах научных учреждений, как аналогичные нашей.

Но, не зная температуры поверхности любого небесного объекта, нельзя сказать является ли он земным аналогом, поэтому требуются другие сведения.

Как узнать больше о экзопланетах?

Два наиболее приемлемых метода обнаружения и исследования – метод «транзита» и «радиальной скорости». Первый дает простой способ определить расстояние экзопланеты до звезды. Второй позволяют узнать массу объекта.

Наши знания говорят – температура поверхности зависит от атмосферного состава и плотности планеты. Плотность зависит от массы и объема. Метод транзита обнаруживает уменьшение светового потока, исходящего от звезды, позволяя измерить ее объем. Но метод не позволяет измерить массу.

На помощь приходит второй метод, в котором измеряют колебания в движении звезды по своей собственной, небольшой орбите. Эти колебания возникают вследствие гравитационного воздействия экзопланеты, что позволяет вывести ее минимальную массу. Во многих случаях колебания определяются неверно, что приводит к расчету массы, которая значительно меньше фактической.

Астрофизиками были предложены разнообразные модели атмосфер, которые составляются исходя из объемов и масс объектов, учитывая их состав. Эти различные модели выдают огромные диапазоны атмосфер, а следовательно, у экзопланет возможны абсолютно противоположные температуры поверхности. Чтобы решить проблему и узнать больше об атмосфере, необходимы лучшие телескопы и более чувствительные методики.

Сегодняшняя тенденция состоит в том, чтобы объявлять о нахождении «обитаемых объектов» еще до всестороннего их изучения. И хотя открытие экзопланет – это очень захватывающие и впечатляющее событие, все же преждевременно сообщать о Земле 2.0 на основании тех скудных данных, которые человечество в состоянии собрать сегодня. Лучшее, что мы можем сделать сегодня – это составить список возможных целей для будущих, более точных наблюдений.

Однажды мы все же сможем представить неопровержимые доказательства того, что другая Земля есть или ее нет. Но этот день еще не наступил, несмотря на будоражащие заявления. И наступит он только тогда, когда мы изобретем более совершенные инструменты для исследований…

Кеплер 62e: водный мир

Сегодня Кеплер 62e - одна из самых «жизнепригодных» планет из всех, что нам известны. Индекс подобия Земле у нее чрезвычайно высок - 0,83 из 1.00. Однако не это волнует астрономов больше всего. Кеплер 62e, возможно, является первым водным миром, который нам удалось открыть.

Из-за близости к звезде и большого размера планеты она может быть целиком покрыта океаном с каменистым дном: от полюса до полюса, в обоих полушариях. Размеры этого безбрежного водного пространства мы пока неспособны даже представить. Тихий океан был бы в нем лишь небольшим регионом - а ведь его площадь больше площади всей земной суши вместе взятой.

При этом водный мир Кеплер 62e даже днем погружен в полумрак. Звезда в созвездии Лиры, вокруг которой обращается планета, светит в пять раз слабее Солнца. Год здесь составляет 122 земных дня. Кеплер 62е в полтора раза старше Земли, так что если здесь есть жизнь, у нее было много времени на развитие. С нашей планетой гипотетический водный мир разделяют 1200 световых лет. Иными словами, сегодня мы видим свет, отражаемый Кеплер 62е, таким, каким он был в 812 году по земному летоисчислению, когда на территории современной России основали Великий Новгород, а викинги заселяли Фарерские острова.

Глизе 581g (Зармина): красный сумрак

Глизе 581g - еще один кандидат на звание «сестры» Земли. Неофициально эта планета носит название Зармина - по имени супруги ученого, открывшего ее в 2010 году.

Зармина вращается вокруг красного карлика Глизе 581 в созвездии Весов, на расстоянии 20 световых лет от Земли. Индекс подобия нашей планете для нее составляет 0,82 - то есть здесь возможно существование разумной жизни в том виде, в котором ее понимаем мы. Предполагается, что на Зармине есть скалы, вода в жидком виде и атмосфера, однако с точки зрения землян даже в этом случае жизнь тут должна быть непростой.

Из-за близости к звезде Зармина, скорее всего, оборачивается вокруг своей оси за то же время, за которое проходит полный круг по орбите (кстати, то же самое происходит с Луной). В результате Глизе 581g все время повернута к своему светилу одним боком. На одной ее стороне постоянно царит ледяная ночь с температурой до -34 °С. Другая половина окутана красным полумраком, поскольку светимость звезды Глизе 581 составляет всего 1% от светимости Солнца. Тем не менее на дневной стороне планеты может быть очень жарко: до 71 °С, как в горячих источниках на Камчатке. Из-за разницы температур в атмосфере Зармины, скорее всего, постоянно бушуют ураганы.

Год на Зармине в 10 раз короче земного и составляет всего 36,6 земных суток. При этом планета заметно больше Земли, и гравитация на ней сильнее привычной нам в 1,1–1,7 раз. Человек с массой тела 70 кг на этой планете будет весить от 77 до 119 кг. Если на Глизе 581g есть жизнь, ее представители должны быть меньше и легче земных существ.

Тем не менее один ученый уже заявил, что на Зармине могут жить разумные существа. В 2008 году, когда она еще не была открыта, австралийский астроном Рагбир Бхатал видел в районе планеты вспышки, напоминавшие свет лазера. Другие специалисты ничего подобного, впрочем, не замечали.

Глизе 667Сс: два солнца

Глизе 667Сс вращается вокруг другого красного карлика - Глизе 667С в созвездии Скорпиона. От Солнца ее отделяет расстояние в 22,8 световых лет. Индекс подобия Земле у этой планеты также составляет 0,82.

Светило, вокруг которого вращается планета, принадлежит к тройной системе звезд, и планету также освещают его «сестры» - оранжевый карликb Глизе 667А и Глизе 667B. По расчетам ученых, Глизе 667Сс достается около 90% энергии, которую Земля получает от Солнца. При этом средняя температура на поверхности планеты, вероятно, лишь на 3 градуса ниже средней температуры на Земле и составляет 9°С. Ученые предполагают, что в этом случае на Глизе 667Сс могут существовать примитивные формы жизни.

Впрочем, не исключен и более печальный вариант: возможно, из-за близости к тройному светилу магнитное поле планеты здорово пострадало, и звездный ветер давно сорвал с нее воду и летучие газы, как кожуру. Кроме того, существует гипотеза о том, что жизнь в системах двойных и тройных звезд не может зародиться в принципе из-за нестабильности условий.

С точки зрения землян основную проблему планеты, вероятно, составляют ее размеры: масса Глизе 667Сс превышает земную в 4,5 раз. Гравитация здесь еще сильнее, чем на Зармине, а год еще короче: всего 28 земных дней. Кроме того, как и Зармина, эта планета постоянно повернута к своей звезде одной стороной. В красноватых небесах над этим миром светят одновременно три солнца.

Тау Кита е: горячие бури

Тау Кита - одна из самых близких к Земле звезд с потенциально обитаемой планетой на орбите. В фантастической литературе именно ее система часто описывается как наиболее пригодная для жизни. Она расположена от нас на расстоянии всего 12 световых лет. Индекс подобия Земле у ее планеты Тау Кита е равен 0,77.

Звезда Тау Кита похожа на Солнце, однако планета находится к ней ближе, чем Земля к своему светилу. Из-за этого жизнью здесь, вероятно, управляет мощнейший парниковый эффект. Бурная плотная атмосфера, похожая на облачный покров Венеры, плохо пропускает свет, но отлично прогревается. Средняя температура на поверхности Тау Кита е составляет около 70 °C. При таких условиях в горячей воде и на берегах водоемов обитают, вероятно, лишь термофильные бактерии. Год в этом мире равен 168 дням, а гравитация должна заметно превышать земную - ведь масса планеты составляет 4,3 массы Земли.

Kepler 22b: трудности гравитации

Планета Кеплер 22b находится на расстоянии 620 световых лет от Земли, возле звезды Kepler 22, между созвездиями Лебедя и Лиры. Это светило меньше и холоднее Солнца, однако планета расположена к нему ближе, чем Земля к своей звезде, так что средняя температура здесь может быть вполне приемлемой: 22 °С. Год здесь больше всего напоминает земной: 290 суток. Вот почему индекс подобия Земле у планеты весьма высок: 0,75.

Мы пока не знаем, сколько весит Кеплер 22b, но если эта планета и впрямь напоминает нашу, то местная гравитация представляет для землян проблему. Она в 2,4 раза больше привычной нам величины. Это значит, что скафандр массой 90 кг тут будет весить 216 кг и человек не сможет в нем передвигаться.

Впрочем, часть ученых считает, что Кеплер 22b похожа не на Землю, а на оттаявший Нептун. Для планеты земного типа она все-таки слишком большая. Если такие предположения верны, Кеплер 22b представляет собой один сплошной «океан» с маленьким твердым ядром посередине: гигантское безбрежное водное пространство под толстым слоем атмосферных газов. Жизнепригодности планеты это, впрочем, не отменяет: по словам специалистов, существование форм жизни в планетарном океане «не за гранью возможного».

Ученые впервые открыли далекую планету размером с Землю, находящуюся в обитаемой зоне своей звезды. На этой «земной родственнице» может быть вода в жидком состоянии и необходимые условия для жизни.

Новую планету, получившую название Kepler-186f, впервые удалось засечь при помощи космического телескопа НАСА «Кеплер». Планета вращается вокруг тусклого красного карлика примерно в 490 световых годах от Земли. Эта звезда холоднее нашего Солнца, а сама планета чуть больше Земли, однако расположение этого далекого мира, а также его размеры говорят о том, что на поверхности Kepler-186f может быть вода.

«Среди прочего, мы ищем земных близнецов, к которым относим планеты размером с Землю, находящиеся в зоне жизни солнцеподобной звезды, — рассказал Space.com ученый Том Барклай (Tom Barclay), работающий с телескопом „Кеплер“ и являющийся одним из авторов нового исследования экзопланет. — Планета Kepler-186f размером с Землю, и находится она в обитаемой зоне более холодной, чем Солнце, звезды. Поэтому ее нельзя назвать близнецом Земли, а вот кузиной можно. У нее похожие характеристики, но другой родитель».

Потенциально обитаемая

Ученые считают, что Kepler-186f, самая дальняя из пяти планет на орбите звезды Kepler-186, вращается вокруг нее на расстоянии 52,4 миллиона километров. Теоретически она находится в пределах зоны обитаемости красного карлика.

Земля двигается по орбите вокруг Солнца на средней удаленности 150 миллионов километров, однако Солнце больше и ярче, чем звезда Kepler-186. Это значит, что обитаемая зона Солнца начинается от него гораздо дальше по сравнению с Kepler-186.

«Это первый безусловный случай, когда в обитаемой зоне вокруг другой звезды была найдена планета размером с Землю», — сообщила в своем заявлении Элиза Кинтана (Elisa Quintana) из проекта по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт (SETI), работающая в исследовательском центре НАСА имени Эймса.

Раньше ученые тоже находили планеты различных размеров в пределах зоны обитаемости своих звезд. Однако Kepler-186f — это первая планета вне солнечной системы размером с Землю, находящаяся достаточно близко к нам на такой орбите, которая может обеспечивать наличие там жизни.

«Историческое открытие»

«Это историческое открытие первой планеты размером с Землю, которая вращается по орбите в зоне жизни вокруг своей звезды, — заявил Space.com по электронной почте астроном Джефф Марси (Geoff Marcy) из Калифорнийского университета в Беркли, который не участвует в этом исследовании. — Это лучший образец пригодной для жизни планеты из числа когда-либо найденных. Результаты неопровержимы и прочны как скала. Сама планета может и не такая прочная, но я могу сделать на это ставку, предложив в качестве залога свой дом. В любом случае, это настоящее сокровище».

Открытая планета в радиусе на 10 процентов больше Земли, а поэтому немного крупнее ее. Исследователи считают, что она такая же твердая, как Земля. Они пока до конца не уверены в составе атмосферы Kepler-186f, хотя это ключевой момент, который поможет ученым понять, насколько она благоприятна для жизни.

«За последние несколько лет мы узнали, что на планетах с радиусом в полтора раза больше земного происходят вполне определенные изменения, — отметила Кинтана в своем заявлении. — Когда у планеты радиус в полтора-два раза больше земного, она становится достаточно массивной и начинает аккумулировать очень толстый слой атмосферы из водорода и гелия, напоминая газовые гиганты нашей солнечной системы, а не то, что мы считаем земным».

Край обитаемости

На самом деле, Kepler-186f находится на самом краю зоны обитаемости своей звезды. Это значит, что жидкая вода на ее поверхности может замерзать, о чем говорит соавтор проведенного исследования Стивен Кейн (Stephen Kane) из университета Сан-Франциско.

Находясь во внешней части зоны жизни, Kepler-186f, которая немного больше Земли, может обладать водой в жидком состоянии, отметил Кейн в своем заявлении. Будучи чуть больше Земли, эта планета может иметь более толстый слой атмосферы, который изолирует Kepler-186f и сохраняет ее воду в жидком виде, добавил ученый.

«Kepler-186f обращается вокруг своей звезды за 130 дней, но поскольку масса этой звезды меньше, чем у Солнца, планета находится к ней немного ближе, чем Меркурий к Солнцу, — сказал Барклай. — Она находится на более холодном краю зоны обитаемости. Это глубоко в ее пределах, но Kepler-186f получает меньше энергии, чем наша Земля. Так что если вы очутитесь на этой планете, ее звезда покажется вам более тусклой».

Перспективы охоты на экзопланеты

Kepler-186f может оказаться слишком трудноразличимой для дальнейших исследований, проводимых с целью проникновения в пределы ее атмосферы. Космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб», являющийся преемником «Хаббла», будет запущен в космос примерно в 2018 году с задачей получать изображения планет, вращающихся вокруг относительно недалеких от нас звезд. Однако система Kepler-186 может оказаться для этого мощного телескопа слишком далекой, и он будет не в состоянии ее исследовать, сказал Барклай.

Пользующиеся телескопом «Кеплер» ученые открыли Kepler-186f при помощи транзитного метода. Когда планета проходила перед диском своей звезды, если смотреть на нее в телескоп, она приглушила свечение красного карлика, позволив ученым многое узнать о ней самой. В прошлом году в телескопе обнаружились серьезные неполадки, и он больше не может работать как раньше, однако ученые до сих пор изучают полученный от него огромный массив данных в поисках новых далеких миров.

«Я испытываю восхищение от того, что мы живем в такое время, когда открытие потенциально обитаемых планет превратилось в обыденность, и методы их поиска стандартизируются», — заявила Space.com по электронной почте астрофизик из Массачусетского технологического института Сара Сигер (Sara Seager), занимающаяся поиском экзопланет, но в данном исследовании не участвующая.

Планета Кеплер-186F является первым обнаруженным в обитаемой зоне своей звезды миром, размерами с нашу родную Землю. Чужой мир, расположенный на расстоянии в 490 световых лет от Земли, всего на 10 процентов больше нашей собственной планеты и почти наверняка имеет твердую поверхность.

Эта планета является довольно спорной находкой. Она была обнаружена еще в 2010 году, но есть некоторые трудности с подтверждением ее обнаружения. Тем не менее, университет Пуэрто-Рико в Аресибо называет Gliese 581g одним из лучших кандидатов для инопланетной жизни. Если ее существование подтвердится, то это, скорее всего, будет планета с твердой поверхностью, на расстоянии около 20 световых лет от нашего Солнца и в два-три раза массивнее Земли. Она вращается вокруг своей родительской звезды Gliese 581 в созвездии Весов, делая полный оборот примерно за 30 дней. Кстати, именно с этой планеты, как утверждает доктор Рагбир Бхатал из университета Западного Сиднея, были впервые получены и приходят до сих пор сигналы от разумных существ, в виде лазерных вспышек (импульсов). Правда это или фейк, думаю, покажет время. И очень скоро.

Еще одна супер Земля — Gliese 667Cc – также расположена по космическим меркам совсем рядом с Землей, всего в 22 световых годах от нашей планеты в созвездии Скорпиона. Планета, по меньшей мере в 4,5 раза больше, чем Земля, и делает полный оборот вокруг своей родительской звезды примерно за 28 дней. Родительская звезда -карлик М-класса G 667C массой около трети массы нашего Солнца — фактически является частью тройной звездной системы.

Хотя Kepler-22b больше, чем Земля, она вращается вокруг звезды, которая довольно близка по размерам и температуре к нашему Солнцу. Кеплер-22b примерно в 2,4 раза крупнее Земли, имеет атмосферу, благодаря которой температура на поверхности составляет примерно 22 градуса по Цельсию. Родительская звездная система экзопланеты находится примерно в 600 световых лет от Солнца, в созвездии Лебедя.

Экзопланета HD 40307g вращается внутри обитаемой зоны своей звезды на расстоянии около 42 световых лет от Земли в созвездии Живописца. Это так близко, что, при достаточном развитии оптики в будущем, довольно скоро ученые смогут взглянуть в телескоп на ее поверхность. Планета вращается вокруг своей родительской звезды на расстоянии около 90 миллионов километров, что составляет чуть больше половины расстояния от Земли до Солнца (150 миллионов километров).

HD 85512b была объявлена в 2011 году как одна из 50 бесценных находок — планет, обнаруженных HARPS (высокоточный измеритель радиальной скорости для поиска планет), в Чили. Эта планета примерно в 3,6 раз массивнее Земли, расположенная на расстоянии около 35 световых лет от Солнца, в созвездии Паруса. Исследователи надеются в один прекрасный день узнать, есть ли вода на ее поверхности.

Еще одна планета – кандидат в обитаемые — Тау Кита е, была обнаружена в декабре 2012 года и находится всего в 11,9 световых лет от Земли. Этот далекий и в то же время близкий чужой мир, по крайней мере, в 4,3 раза массивнее Земли. В зависимости от атмосферы, Тау Кита е может оказаться либо слегка жаркой планетой, подходящей для простой жизни, либо адским миром наподобие Венеры.

Из-за своей массы, которая составляет примерно семь земных, Gliese 163C попадает в список условно обитаемых весьма условно, извините уж за каламбур. Такую массу может иметь как очень большая планета с твердой поверхностью, так и очень маленький газовый гигант. Gliese 163C вращается вокруг своей тусклой звезды за 26 дней, на расстоянии 50 световых лет от Земли, в созвездии Золотой Рыбы.

Из результатов некоторых исследований, ученые делают вывод, что Gliese 581d может иметь плотную атмосферу из двуокиси углерода. Эта экзопланета также примерно в семь раз массивнее Земли, вращается вокруг красного карлика, и является сестрой упомянутой выше планеты Gliese 581g. Располагаясь на расстоянии 20 световых лет от Солнца, Gliese 581d находится по существу по соседству с Землей.