Найденные планеты схожие на землю. Открыта новая экзопланета, похожая на Землю: космический сосед
Когда астрономы обнаружили первую экзопланету вокруг обычной звезды два десятилетия назад, они одновременно радовались и недоумевали: открытая планета 51 Пегас b была в полтора раза массивнее Юпитера, но при этом она располагалась крайне близко к звезде: один оборот совершается ею всего за 4 дня, что сильно быстрее, чем это делает Меркурий, ближайшая к Солнцу планета - он совершает оборот за 88 дней. Теоретики, изучающие образование планет, не видели возможностей по образованию и росту планеты в такой близости к новорожденной звезде. Возможно, это было исключение из правил, но вскоре были обнаружены еще несколько горячих юпитеров, к которым присоединились другие странные планеты: на удлиненных и сильно наклонных орбитах, и даже вращающиеся против направления вращения родительской звезды.
Охота за экзопланетами ускорилась после запуска космического телескопа Кеплер в 2009 году, и 2500 миров, которые он обнаружил, добавили статистические данные для изучения экзопланет - и это принесло еще больше путаницы. Кеплер обнаружил, что наиболее распространенным типом планет в галактике является нечто среднее по размерам между Землей и Нептуном - сверхземли, которые не имеют аналогов в нашей солнечной системе и считались практически невозможными. Современные наземные телескопы улавливают свет непосредственно от экзопланет, вместо того, чтобы обнаруживать их присутствие косвенно, как это делает Кеплер, и эти данные тоже необычны. Были обнаружены гигантские планеты с массой в несколько раз больше массы Юпитера, расстояние от которых до родительских звезд вдвое превышает расстояние от Нептуна до Солнца - то есть они находятся в еще одном регионе, где теоретики считали невозможным рождение больших планет.
«Было очевидно, что с самого начала наблюдения не очень-то укладывались в теорию», - говорит Брюс Макинтош, физик из Стэнфордского университета в Пало-Альто, штат Калифорния. «Никогда не было момента, когда теория подтверждала наблюдения».
Теоретики пытаются создать сценарии «выращивания» планет в местах, которые когда-то считались запретными. Они предвидят, что планеты могут образоваться в гораздо более мобильных и хаотических средах, чем они когда-либо представляли раньше, когда зарождающиеся планеты могут дрейфовать с круговых близких к звезде орбит к более удлиненным и удаленным. Но постоянно расширяющийся зоопарк экзотических планет, который наблюдают исследователи, означает, что каждая новая модель является предварительной. «Каждый день вы можете открыть что-то новое», - говорит астрофизик Томас Хеннинг из Института астрономии им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия. «Это похоже на открытие новых месторождений во времена золотой лихорадки». 
Традиционная модель формирования звезд и их планет восходит к 18 веку, когда ученые предположили, что медленно вращающееся облако пыли и газа может разрушиться под действием его собственной гравитации. Большая часть материала образует шар, который сжимается, разогревается и становится звездой, когда его центр становится достаточно плотным и горячим для начала термоядерных реакций. Гравитация и угловой момент собирает оставшийся материал вокруг протозвезды в плоский газопылевой диск. Частицы материала при движении по этому диску сталкиваются и «склеиваются» электромагнитными силами. В течение нескольких миллионов лет частицы вырастают в зерна, гальки, валуны и, в конечном итоге, в километровые планетезимали.
В этот момент гравитация берет верх, происходят столкновения планетезималей и полное очищение пространства от пыли, в результате чего образуется несколько полноценных планет. К тому времени, когда это происходит во внутренней части диска, большая часть газа из него либо поглощена звездой, либо сдута ее звездным ветром. Недостаток газа означает, что внутренние планеты остаются в значительной степени скалистыми, с тонкими атмосферами.
Этот процесс роста, известный как аккреция ядра, протекает быстрее во внешних частях диска, где температура достаточно низка для замораживания воды. Лед в данном случае дополняет пыль, что позволяет протопланетам консолидироваться быстрее. В итоге появляется твердое ядро в пять-десять раз тяжелее Земли - достаточно быстро, пока внешняя область протопланетного диска остается богатой газом. Под действием гравитации ядро «стягивает» на себя газ из диска, создавая газового гиганта, такого как Юпитер. Кстати, одна из целей космического корабля Юнона, который в начале этого месяца долетел до Юпитера - определить, действительно ли планета имеет массивное ядро.
Этот сценарий создает планетарную систему, схожую с нашей: маленькие скалистые планеты с тонкой атмосферой находятся близко к звезде; есть газовый гигант, подобный Юпитеру, находящийся сразу за пределами снежной линии (там, где температура достаточно низка для замерзания воды), а другие гиганты постепенно появляются на больших расстояниях и они оказываются меньше, потому что они движутся медленнее по своим орбитам и им требуется больше времени, чтобы собрать материал протопланетного диска. Все планеты остаются примерно там, где они сформировались, и движутся по круговым орбитам в одной плоскости. Красиво и аккуратно.
Но открытие горячих юпитеров предположило, что что-то серьезно не согласуется с теорией. Планета с орбитой, один оборот по которой занимает всего несколько дней, находится на очень малом расстоянии от звезды, что ограничивает количество материала, из которого она может образоваться. Казалось непостижимым, что в таком месте мог образоваться газовый гигант. И неизбежный вывод заключается в том, что такая планета должна была образоваться существенно дальше от своей звезды.
Теоретики придумали два возможных механизма перетасовки планетарной колоды. Первый, известный как миграция, требует, чтобы на диске осталось много материала после того, как образовалась гигантская планета. Притяжение планеты искажает диск, создавая области более высокой плотности, которые, в свою очередь, оказывают гравитационное воздействие на планету, заставляя ее постепенно дрейфовать внутрь диска к звезде.
Есть подтверждающие доказательства этой идеи. Соседние планеты часто оказываются в стабильной гравитационной «связке», известной как орбитальный резонанс - то есть длины их орбит соотносятся как небольшие целые числа. Например, когда Плутон дважды обернется вокруг Солнца, Нептун успеет обернуться ровно три раза. Очень маловероятно, что так получилось случайно, так что скорее всего это случилось при миграции, давая тем самым планетам дополнительную гравитационную стабильность. Миграция на ранней стадии истории нашей Солнечной системы могла объяснять и другие странности, в том числе малый размер Марса и пояс астероидов. Чтобы объяснить их, теоретики придумали гипотезу «большого отклонения», в которой Юпитер первоначально сформировался ближе к Солнцу, после чего дрейфовал внутрь почти до орбиты Земли, собирая материал и тем самым «обделив» им Марс, а после образования Сатурна под действием гравитации и давления газа во внутренней области диска вернулся обратно, по пути «загоняя» остатки пыли и планетезималей в астероидный пояс.
Некоторые моделисты считают, что такие сценарии излишне сложны. «Я действительно верю в бритву Оккама («Что может быть сделано на основе меньшего числа [предположений], не следует делать, исходя из большего» - прим. перев. )», - говорит Грег Лафлин, астроном из Калифорнийского университета (Санта-Крус). Лафлин утверждает, что планеты, скорее всего, сформировались на том же месте, на котором мы их видим сейчас. Он говорит, что большие планеты могут образоваться вблизи своей звезды, если протопланетные диски содержат гораздо больше материала, чем считалось ранее. Некоторое движение планет все еще может происходить - достаточное, чтобы объяснить, к примеру, резонансы, но «это окончательная тонкая настройка, а не основной конвейер», - говорит Лафлин.
Но другие теоретики говорят, что просто не может быть достаточно материала для формирования настолько близких к звездам планет, таких как 51 Пегас b и других, находящихся еще ближе. «Они не могли образоваться на своем месте», - категорически заявляет физик Джошуа Винн из Массачусетского технологического института. И значительная часть экзопланет, которые находятся на продолговатых, наклонных или даже обратных орбитах, также, по-видимому, подразумевают какую-то перетасовку планетарной системы.
Для объяснения этих странностей теоретики ссылаются на «оружие ближнего боя» - гравитацию, а не на седативную миграцию. Богатый материалом протопланетный диск мог бы создавать множество планет близко друг к другу, где влияние гравитации могло сделать орбиты некоторых из них близкими к звезде, наклоненными, и даже вообще выкинуть планету из системы. Другой потенциальный разрушитель - звезда-компаньон на продолговатой орбите. Большую часть времени она находится слишком далеко, чтобы иметь существенное влияние на планетарную систему, но вблизи она могла существенно «перетасовывать» орбиты планет. Или, если родительская звезда является членом сплоченного звездного кластера, соседняя звезда может подойти достаточно близко, чтобы перемешать орбиты или вообще «отхватить» себе одну или несколько планет. «Существует множество способов разбить планетарную систему», - говорит Винн.
Неожиданный вывод сделали исследователи, изучавшие найденные Кеплером планеты - оказалось, что 60% суперземель, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, существенно отличаются от того, что мы наблюдаем в Солнечной системе, и требуют переосмысления существующих теорий. Большинство суперземель, состоящих в основном из твердого вещества с небольшими объемами газа, следуют по более близким к звездам орбитам, чем Земля, и часто звезды имеют сразу несколько таких планет. Например, система Kepler-80 имеет четыре сверхземли, все с орбитами по 9 дней или менее. Традиционная теория утверждает, что внутри снеговой линии аккреция слишком медленна, чтобы производить что-то такое большое. Но суперземли редко встречаются на резонансных орбитах, что говорит о том, что они не мигрировали, а сразу образовались там, где мы их находим.
Исследователи придумывают новые способы решения этой проблемы. Одна из идей - ускорить аккрецию, используя процесс, известный как галечная аккреция. Богатый газом диск оказывает большое влияние на объекты размером с гальку. Обычно это замедляет их, заставляя дрейфовать ближе к звезде. Но чем ближе они к звезде, чем выше плотность, и в итоге скорость образования планетезималей увеличивается с уменьшением расстояния до звезды. Но ускоренная аккреция и богатый газом диск поднимают собственную проблему: в таком случае сверхземли должны приобрести толстую атмосферу, когда они превысят определенный размер. «Как вы остановите их от превращения в газовые гиганты?» - спрашивает астрофизик Роман Рафиков из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Евгений Чанг, астроном из Калифорнийского университета в Беркли, говорит, что нет необходимости ускорять аккрецию, пока диск насыщен и богат газом. По его словам, внутренний диск в 10 раз более плотный, чем тот, который сформировал солнечную систему, мог легко создать одну или несколько сверхземель, которые появятся в последние дни существования протопланетного диска, когда большая часть газа уже рассеется.
Некоторые предварительные наблюдения, полученные с помощью крупного миллиметрового/субмиллиметрового телескопа ALMA, находящегося в северной части Чили, поддерживают это предложение. ALMA может визуализировать радиоизлучение от пыли и гравия в протопланетных дисках, и те немногие диски, которые он изучил до сих пор, кажутся относительно массивными. Но наблюдения еще не являются правдой в последней инстанции, потому что ALMA еще не полностью работоспособен, и с его помощью можно наблюдать только за внешними частями дисков, а не за регионами, где находятся суперземли. «Мы сможем разглядеть внутренние области, когда ALMA сможет использовать все свои 66 антенн» - говорит Чанг.
Чанг также имеет объяснение для другого открытия Кеплера: суперпаффы (superpuff), редкий и столь же проблематичный вид планет, которые имеют меньшую массу, чем суперземли, но кажутся огромными из-за пышной атмосферы, составляющей 20% их массы. Считается, что такие планеты образуются в богатом газом диске. Но во внутреннем диске такой объем горячего газа не сможет удержаться силами слабой гравитации протопланеты, поэтому холодный и плотный газ внешнего диска является более вероятным местом зарождения таких планет. Чанг объясняет их близкие к звездам орбиты миграцией - и это утверждение подтверждается тем фактом, что суперпаффы часто обнаруживаются запертыми на резонансных орбитах.
До сих пор большая часть внимания в исследованиях экзопланет была сосредоточена на внутренних частях планетных систем, примерно до расстояния, эквивалентного орбите Юпитера, по той простой причине, что все существующие методы обнаружения экзопланет не позволяют находить их на более далеких расстояниях от звезды. Два основных метода - это измерение колебаний звезд, вызванных гравитационным воздействием планет, и измерение периодического затемнение диска звезды при прохождении по нему планеты - позволяют найти большие планеты на близких орбитах. Получить изображения самих планет чрезвычайно сложно, потому что их слабый свет почти заглушается светом от их звезд, которые могут быть в миллиард раз ярче.
Но, используя по максимуму возможности самых больших в мире телескопов, астрономы смогли увидеть несколько планет. Спектрополяриметрическая высококонтрастная система (SPHERE) и визуализатор планет-близнецов (GPI), добавленные к крупным телескопам в Чили, снабжены сложными масками, называемыми коронографами, для блокировки света звезд. Поэтому неудивительно, что планеты далеко от их звезд - самые легкие для них цели.
Одной из самых ранних и самых поразительных планетарных систем, обнаруженных при помощи прямой визуализации, является та, которая находится вокруг звезды HR 8799, где четыре планеты располагаются от звезды на расстояниях от орбиты Сатурна до более чем в два раза дальше орбиты Нептуна. Самое удивительное, что все четыре планеты - огромны, более чем в пять раз больше Юпитера по массе. Согласно теории, планеты на таких отдаленных орбитах движутся так медленно, что они должны расти со скоростью улитки и накапливать массы, существенно меньше юпитерианской к моменту исчезновения газопылевого диска. И тем не менее, их «хорошие» круговые орбиты предполагают, что они сразу на них образовались, а не мигрировали на них из более близких к звезде областей.
Такие далекие гиганты оказывают поддержку самой радикальной теории, в которой некоторые планеты формируются не с помощью аккреции, а при помощи так называемой гравитационной неустойчивости. Этот процесс требует богатого газом протопланетного диска, который разбивается на «комки» под действием собственной гравитацией. Эти скопления газа со временем объединяются и сжимаются в газовые планеты без образования твердого ядра. Модели предполагают, что механизм будет работать только при определенных обстоятельствах: газ должен быть холодным, он не должен вращаться слишком быстро, а сжатый газ должен иметь возможность эффективно отводить тепло. Может ли эта теория объяснить планеты вокруг HR 8799? Рафиков говорит, что лишь две внешние планеты достаточно далеки и холодны. «Это все еще довольно загадочная система», - говорит он.
Пока слишком рано говорить о том, какие еще сюрпризы GPI и SPHERE смогут преподнести. Но область между отдаленными регионами планетарных систем и близлежащими окрестностями звезд с горячими юпитерами и сверхземлями остается упрямо недосягаемой: она слишком близко к звезде для прямой визуализации, и при слишком далеко для косвенных методов, основанных на колебаниях или затемнении родительской звезды. В результате теоретикам сложно получить полную картину того, как выглядят экзопланетные системы. «Мы основываем на фрагментарных и неполных наблюдениях», - говорит Лафлин. «Прямо сейчас, вероятно, все предположения ошибочны».
Астрономам не придется долго ждать новых данных. В следующем году НАСА запустит спутник для съемки экзопланет (TESS), и тогда же ожидается, что Европейское космическое агентство (ESA) также запустит спутник для определения характеристик экзопланет (CHEOPS). В отличие от Кеплера, который исследовал большое количество разнообразных звезд просто для определения экзопланет, TESS и CHEOPS будут сосредоточены на звездах, близких к Солнцу, что позволит исследователям изучить мигрирующие terra incognita (неизвестные земли - прим. перев. ). А поскольку целевые звезды находятся поблизости солнечной системы, наземные телескопы должны иметь возможность оценить массу открытых планет, позволяя исследователям рассчитать их плотности и понять, твердые они или газообразные.
Телескоп Джеймса Уэбба, который запустят в этом году, будет способен идти еще дальше, анализируя свет звезды, который проходит через атмосферу экзопланеты - это позволит определить ее состав. «Состав - важный ключ к формированию», - говорит Макинтош. Например, поиск тяжелых элементов в атмосферах суперземель может указывать на то, что диск, богатый такими элементами, необходим для быстрого формирования планетарных ядер. И в следующем десятилетии космические аппараты, такие как TESS и CHEOPS, присоединятся к охоте за экзопланетами наряду с новым поколением огромных наземных телескопов с зеркалами в 30 и более метров в поперечнике.
Если старые теории до последнего помогали моделистам прочно стоять на ногах, то под давлением новых открытий этот фундамент начинает рушиться, и исследователям придется попотеть, чтобы остаться на ногах. «Природа умнее наших теорий», - говорит Рафиков.
Весной прошлого года аэрокосмическое агентство NASA с помощью ракеты компании SpaceX запустило новый . Задача аппарата заключается в поиске потенциально пригодных планет за пределами Солнечной системы (такие планеты принято называть экзопланетами), похожих по своим характеристикам на нашу Землю и расположенных недалеко от нас. По космическим меркам, разумеется. Международная команда астрономов, работающая с этим аппаратом, сообщила об открытии новым телескопом первой землеподобной планеты, которая соответствует этим требованиям.
Обнаруженная экзопланета, получившая название GJ 357d, расположена в системе звезды GJ 357, которая находится в созвездии Гидры примерно в 31 световом годе от Земли. Напомним, что световым годом в астрономии принято называть дистанцию, которую свет может пройти за один земной год – это примерно 10 триллионов километров. Планета была обнаружена так называемым транзитным методом поиска. Ученые наблюдали за изменением уровня светимости звезды, который и рассказал исследователям о наличии планеты.
Астрономы относят обнаруженную экзопланету к так называемому классу суперземель. Это планеты, которые своим размером и массой превышают нашу Землю, но при этом значительно уступают по этим параметрам газовым гигантам. По данным ученых ее масса примерно в шесть раз больше земной. Однако исследователи говорят, что пока не установили ее точные размеры и состав. Если она окажется каменистой, то есть, такой же как наша Земля, то ее размер должен быть примерно в два раза больше земного. Вокруг своей звезды планета совершает один полный оборот за 56 земных дней.
Возможно ли существование жизни на других планетах?
По данным исследователей, обнаруженная планета вращается вокруг звезды класса красный карлик. Эти звезды гораздо меньше по размерам и массе, чем наше Солнце и гораздо тусклее нашего светила. Но именно у таких звезд, считают, ученые .
Класс звезды – не единственный фактор, повышающий шансы на возможность существования жизни на обнаруженном мире. Все дело в том, что экзопланета GJ 357d еще и расположена в так называемой обитаемой зоне своей звезды – регионе космоса, где не сильно жарко и в то же время не слишком холодно, чтобы вода на поверхности планет могла оставаться в жидкой форме. Ученые пока не знают, есть ли на обнаруженной планете вода, но это в будущем позволят установить , которые собираются запустить в космос в ближайшем будущем.
По мнению ученых, средняя температура на планете GJ 357d может составлять около -50 градусов Цельсия. Условия, почти как на Марсе. Как же там может существовать жизнь? Как показывают результаты недавних исследований, даже на таких холодных планетах могут быть , пригодные для выживания живых организмов.
Схема планетарной системы GJ 357
Астрономы сообщают, что GJ 357d – не единственная планета в своей системе. Телескоп TESS также обнаружил две других экзопланеты. Объект, получивший название GJ 357b, примерно на 22 процента больше нашей Земли и находится в 11 раз ближе к своей звезде, чем планета к Солнцу. Из-за этого температура на поверхности этой планеты составляет по оценкам ученых 254 градуса по Цельсию.
Еще одной планетой системы является GJ 357с. Она расположена от своей звезды примерно в 2 раза дальше GJ 357b. По оценкам ученых, температура на ее поверхности составляет 127 градусов. Такие условия на этих двух планетах, конечно же, отвергают возможность существования на них жизни.
Вчера ученые Европейской южной (ESO) подтвердили открытие экзопланеты, похожей на Землю, в потенциально обитаемой зоне Проксимы Центавра - ближайшей к нам звезды. Хотя об этом открытии мы написали , очевидно, одной статьей тут не отделаться: новая планета уже тянет на открытие столетия. Слухи о возможном обнаружении экзопланеты, которая вполне могла бы стать другой Землей, появились еще 12 августа в немецком еженедельнике Der Spiegel. Ссылаясь на анонимный источник в Обсерватории Ла-Силла, журнал утверждал, что планета «может быть похожей на Землю и вращается на таком расстоянии от Проксимы Центавра, что на ее поверхности может быть жидкая вода - важное требование для появления жизни».
Теперь мы знаем, что эти слухи были правдой: подтверждено, что вокруг Проксимы Центавра, небольшой красной карликовой звезды, всего в 4,25 светового года от нас вращается планета. Проксима Центавра чуть ближе, чем знаменитая пара Альфы и Беты Альфы Центавра. Планета называется Проксима b, и команда ESO оценивает ее массу в 1,3 земной.
Орбита планеты пролегает почти в семи миллионах километров от Проксимы Центавра, это 5% расстояния между Землей и нашим собственным Солнцем. Также эта звезда намного холоднее нашего Солнца, поэтому Проксима b все еще находится в «потенциально обитаемой зоне» экзопланет, в которой температура позволяет воде находиться в жидком состоянии на поверхности.
С тех пор, как в 1995 году была обнаружена первая экзопланета, астрономы определили больше 3000 таких тел, обращающихся возле далеких звезд. «Мы живем во Вселенной, которая кишит планетами земного типа», говорит Педро Амадо из Instituto de Astrofisica de Andalucia. Красные карликовые звезды вроде Проксимы Центавра в особенности считаются подходящим убежищем для небольших твердых планет размером с Землю.
По словам руководителя и координатора проекта Гиллема Англада-Эскуде из Университета королевы Марии в Лондоне, первые намеки на эту новую планету появились в 2013 году, но чтобы утверждать об открытии, не хватало доказательств. Последняя кампания наблюдения была названа Pale Red Dot (потому что Проксима Центавра - красный карлик), вдохновленная знаменитым описанием Земли, данным Карлом Саганом: pale blue dot (бледная голубая точка).
Группа из 31 ученого из восьми стран взяла за основу эффект Доплера, чтобы обнаружить слабое колебание в спектре света Проксимы Центавра, которое приближается и удаляется от Земли каждые 11,2 дня на скорости порядка 5 км/ч. Такое колебание может быть вызвано гравитационным буксиром, которым обладает комета. Совместив данные кампании Pale Red Dot с данными, собранными ранее, между 2000 и 2014 годами, астрономы подтвердили резкий пик - значительно выше порога обнаружения - в данных доплеровского сдвига, указывающий на экзопланету размером с Землю.
Технология для обнаружения Проксимы b существовала уже по меньшей мере десять лет, почему же астрономы смогли найти планету только сейчас? Это потому что Проксима Центавра довольно активна, как для звезды, и ее естественная яркость может имитировать сигнал возможной планеты. Группе ученых пришлось полагаться на наблюдения двух других телескопов, чтобы точно понять, как меняется яркость звезды с течением времени, и исключить возможность ложного сигнала. По мнению Англада-Эскуде, шанс на то, что этот сигнал ложно-положительный, примерно 1 к 10 миллионам.
Пока непонятно, обладает ли новая экзопланета атмосферой. Поскольку Проксима Центавра является относительно активной звезды, Проксима b получает рентгеновское облучение, в 400 раз превышающее то, что мы имеем на Земле, и это может привести к улетучиванию атмосферы прочь.
Но Ансгар Райнерс из Геттингенского университета в Германии говорит, что все зависит от того, как и когда сформировалась экзопланета. Возможно, она сформировалась подальше, где присутствовала вода, а после мигрировала ближе к своей звезде, или же сформировалась изначально близко к Проксиме Центавра. В первом сценарии наличие атмосферы будет более вероятно.
«Есть много моделей и симуляций, которые производят самые разные результаты, включая возможную атмосферу и воду, - говорит Райнерс. - Мы пока не имеем ни малейшего понятия, но существование атмосферы определенно возможно». Это был бы сильный аргумент в пользу возможного наличия жизни на планете. И относительная близость к нашей Солнечной системе делает возможным роботизированное исследование в течение одного поколения.
«Время жизни Проксимы составляет несколько триллионов лет, почти в тысячу раз больше, чем оставшееся время жизни Солнца», говорит Ави Леб из Гарвардского университета, возглавляющий консультативный . «Потенциально обитаемая твердая планета возле Проксимы будет первым местом, куда сможет отправиться наша цивилизация после того, как Солнце умрет через пять миллиардов лет».
Инициатива Starshot, о которой мы рассказывали в апреле, представляет собой программу по поиску и исследованию возможностей межзвездного путешествия на 100 миллионов долларов. Первый этап включает строительство легких самоходных «наноаппаратов», которые смогут двигаться на скорости в 20% световой. Такой космический аппарат достигнет Альфы Центавра через 20 лет после запуска. В настоящее время ученые проекта пытаются продемонстрировать возможность использования мощных лазерных пучков, с помощью которых будет двигаться легкий парус.
По словам Леба, открытие потенциально обитаемой планеты возле Проксимы Центавра открывает для миссии прекрасную мишень. Космический аппарат, оснащенный камерой и различными фильтрами, сможет сделать цветные снимки планеты и определить, является ли она зеленой (то есть имеет жизнь), голубой (с океанами на поверхности) или просто коричневой (сухая порода). Желание узнать о планете больше - а именно есть ли на ней жизнь - даст инициативе Starshot чувство спешки, направленной на сбор фактов о планете. В частности, тех, которые нельзя достать, используя текущее поколение земных телескопов на Земле.
«Мы определенно надеемся, что уже в течение одного поколения сможем запустить эти нанозонды, - говорил Питер Уорден из Breakthrough Prize Foundation во время недавней пресс-конференции. - Возможно, к 2060 году. Теперь мы знаем, что в пределах досягаемости предлагаемой нами системы есть как минимум одна интересная цель. Мы сможем получить снимки и узнать, существует ли там жизнь, возможно, продвинутая. Это большие вопросы, и мы получим на них ответы уже в этом столетии».
Важность открытия планеты земного типа так близко к Земле в том, что мы сможем узнать о ней больше, буквально потрогать ее, очень и очень скоро. Это может быть находкой столетия, потому что уже на этом веку мы ее «посетим».
Какие планеты похожи на Землю? К ответу на этот вопрос можно подойти по-разному. Если за основной критерий взять, например, поперечник и массу, то в Солнечной системе поближе всего к нашему космическому дому Венера. Однако еще увлекательнее рассматривать вопрос «Какая планета больше похожа на Землю?» с точки зрения пригодности объектов для жизни. В данном случае в пределах Солнечной системы мы не найдем подходящего кандидата — придется приглядеться к безграничным просторам удаленного космоса.
Поиском инопланетный жизни люди занялись довольно издавна. Сначала это были лишь гипотезы, предположения и домыслы, но по мере совершенствования технических способностей дело начало переходить из разряда теоретических проблем в область практики и научного познания.
Были обозначены критерии, по которым космический объект можно отнести к потенциально жизнепригодным. Любая планета, похожая на Землю, должна располагаться в так называемой зоне обитаемости. Таким термином обозначается определенный участок вокруг звезды. Основная его характеристика — возможность существования на планете в его пределах воды в водянистом состоянии. Зависимо от характеристик звезды обитаемая зона может располагаться поближе к ней либо чуть далее, иметь огромную либо меньшую протяженность.
Как показывают исследования, планета, похожая на Землю и потенциально пригодная для жизни, должна крутиться вокруг звезды спектрального класса от G до К и температурой поверхности от 7000 до 4000 К. Такие светила источают достаточное количество энергии, длительное время стабильны, их актуальный цикл заканчивается за несколько миллиардов лет.
Принципиально, чтобы звезда не отличалась значимой переменностью. Стабильность и на Земле, и в космосе — залог более либо менее спокойной жизни. Неожиданные вспышки либо длительные затухания светила могут привести к исчезновению организмов на поверхности кандидата в двойники нашей планеты.
Металличность, то есть присутствие в веществе звезды элементов помимо водорода и гелия, — очередное принципиальное свойство. При низких значениях этого признака возможность образования планет крайне мала. Более высочайшей металличностью обладают относительно молодые звезды.
Свойства планет
А почему, собственно, потенциально обитаемой может быть только планета, похожая на Землю? Почему в этот список не включают объекты, близкие по размерам с Юпитером? Ответ кроется в оптимальных для развития живых организмов условиях. Они создаются конкретно на планетах, схожих с нашей. К свойствам землеподобных планет, на которых может существовать жизнь, относятся:
масса, близкая к Земной: такие планеты способны удержать атмосферу, при этом тектоника плит на их поверхности не такая высочайшая, как у «гигантов»;
преобладание в составе силикатных пород; отсутствие плотной атмосферы из гелия и водорода, характерных, например, для Юпитера и Нептуна;
не слишком большой эксцентриситет орбиты, по другому планета временами будет слишком удаляться от звезды либо чрезмерно близко к ней подходить;
определенное соотношение наклона оси и скорости вращения, необходимое для смены времен года, средней продолжительности денька и ночи.
Эти и другие параметры оказывают влияние на климат на поверхности планеты, геологические процессы в ее недрах. Нужно увидеть, что для разных живых организмов необходимые условия могут отличаться. Возможность повстречать в космосе микробов еще выше, чем млекопитающих.
Оценка всех этих параметров требует наличия высокоточного оборудования, способного не только вычислить местонахождение планеты, но и уточнить ее характеристики. К счастью, современная аппаратура «умеет» уже очень многое, а неостанавливающиеся исследования и разработки позволяют надеяться, что в скором будущем люди смогут заглянуть еще далее в космос.
С начала века было открыто довольно огромное количество объектов, в той либо другой степени пригодных для жизни. Правда, ответить на вопрос, какая планета больше других похожа на Землю, не представляется вероятным, поскольку для этого нужны еще больше точные данные.
Спорная экзопланета
29 сентября 2010 года ученые сообщили об открытии планеты Глизе 581 g, вращающейся вокруг звезды Глизе 581. Она расположена на расстоянии 20 световых лет от Солнца, в созвездии Весов. На сегодняшний денек существование планеты не подтверждено. За пять лет с момента открытия оно несколько раз подкреплялось данными дополнительных исследовательских работ, а потом опровергалось.
Если эта планета существует, то, согласно расчетам, она имеет атмосферу, воду в водянистом состоянии и скалистую поверхность. По радиусу она довольно близка к нашему космическому дому. Он составляет 1,2-1,5 от земного. Масса объекта оценивается в 3,1-4,3 земных. Возможность существования жизни на ней столь же спорно, как и само ее открытие.
Kepler-22 b — планета, похожая на Землю и открытая телескопом «Кеплер» в 2011 году (5 декабря). Она является объектом, чье существование подтверждено.
Характеристики планеты:
крутится вокруг звезды спектрального класса G5 с периодом 290 земных суток;
масса — 34,92 земной;
состав поверхности неизвестен;
радиус — 2,4 земного;
от звезды получает примерно на 25 % меньше энергии, чем Земля от Солнца;
расстояние до звезды примерно на 15 % меньше, чем от Солнца до Земли.
Соотношение меньшего расстояния и поступления энергии делает Kepler-22 b кандидатом на звание обитаемой планеты. Если она окружена довольно плотной атмосферой, температура на поверхности может достигать +22 ºС. В то же время есть предположение, что планета по своему составу подобна, скорее, Нептуну.
«Самые новые» планеты, похожие на Землю, были открыты в текущем, 2015 году. Это Кеплер-442 b, располагающийся на расстоянии 1120 световых лет от Солнца. Он превышает Землю по размерам в 1,3 раза и располагается в зоне обитаемости своей звезды.
В этом же году открыли планету Кеплер-438 b в созвездии Лиры (470 световых лет от Земли). Она также близка по размерам к Земле и располагается в зоне обитаемости.
Наконец, 23 июля 2015 года было объявлено об открытии Kepler-452 b. Планета располагается в зоне обитаемости светила, очень похожего на нашу звезду. Она больше Земли примерно на 63 %. Масса Kepler-452 b составляет по подсчетам ученых 5 масс нашей планеты. Ее возраст также больше — на 1,5 млрд лет. Температура поверхности оценивается в -8 ºС.
Существование этих трех планет подтверждено. Они считаются потенциально пригодными для жизни. Однако подтвердить либо опровергнуть их обитаемость пока не представляется вероятным.
Предстоящее совершенствование техники позволит астрологам более детально изучить эти миры, а означает, и ответить на вопрос, какая планета больше похожа на Землю.
Сотни лет человечество находится в поисках новой жизни на других планетах. В XX веке мир сделал колоссальные открытия в области космоса, расширив познания. Тем не менее, мы так мало знаем о соседних и далеких планетах, что большинство открытий ждут нас впереди.
Земля – самая красивая планета Солнечной системы, на ней есть жизнь. Наше небесное тело населено животными, птицами, насекомыми, здесь есть океаны, моря, богатый мир флоры. Поговорим о других планетах во Вселенной, похожих на Землю.
Экзопланеты: что из себя представляют, типы
Исследование космоса не ограничивается получением знаний о Солнечной системе, в которой открыто всего восемь планет. Астрономы всего мира нацелены на открытие других небесных тел, сконцентрированных вокруг других газовых шаров во Вселенной.
Открытие далекой планеты – задача сложная, поскольку небесное тело такого типа не светится, обнаружить его сложно. Экзопланетой называется планета вне Солнечной системы. На конец 2018 года при помощи современных технических средств человек обнаружил:
- 2935 систем звезд;
- 3934 экзопланеты.
Еще более тысячи небесных тел являются кандидатами во включение в список. Проводится работа по обнаружению тел, условия на поверхности которых приближены к земным:
- температурный режим;
- размеры;
- масса.
Интерес к землеподобным телам велик, поскольку они могут стать будущим домом землян. Каждая обнаруженная новая планета, похожая на Землю, тщательно изучается. До сих пор не найдена ни одна планета, которая бы обладала пригодными для жизни условиями.
Во Вселенной распространены звездные системы, примером которой является Солнечная система. Не известно, каков процесс возникновения небесных тел. Сегодня достоверно известно, что центром систем является звезда, вокруг которой планеты движутся по орбитам.
Ученые полагают, что Солнечная система образовалась 4,5 млрд. лет назад в результате сжатия газопылевого облака
Американский астрофизик Давид Сударский создал систему классификации экзопланет по внешнему виду. Это позволило четко разделить открытые небесные тела на две группы, несмотря на минимум знаний о них:
- земного типа (с твердым телом);
- газового типа.
Примечательно, что по оценкам астрофизиков в галактике Млечный Путь существует 100 млрд. планет, о которых человечество не знает. Предстоит выявить, пригодны ли они для жизни.
Обнаружение экзопланет
Наблюдая за положением ближайших к нам звезд, астрономы всего мира пытались отыскать планеты, похожие на Землю. Первые попытки датированы 1855 годом. Первую внесолнечную планету похожую на нашу обнаружили ученые из Канады в 1988 году у двойного газового шара Геммы Цефеи А. В 2002 году открытие признано астрономическим сообществом.
Огромный телескоп в Чили для наблюдения за экзопланетами
Годом позже найден коричневый карлик, признание открытия состоялось в 2002 году.
Обнаружение галактик и звезд не представляют серьезных трудностей. С объектами планетного типа дело обстоит иначе. Не имеющие яркого света, блеска, расположенные за сотни световых лет от Земли, они остаются неизведанными. Существует шесть способов открытия экзопланеты:
- прямое наблюдение через телескопы;
- астрономический;
- радионаблюдение пульсара;
- спектрометрическое вычисление радиальной скорости звезды;
- транзитный метод;
- микролинзирование (в качестве линзы используется другая звезда).
Наиболее востребованный и действенный способ – транзитный. Он заключается в наблюдении за планетами, проходящими по диску своей звезды.
Экзопланеты носят имена похожие на названия своих звезд с отдельно присваемыми литерами, чем отличаются друг от друга.
Не все обнаруженные объекты небесных тел похожи на Землю. В ближайшее десятилетие обнаружатся тысячи далеких планет, возможно, найдется та, где условия жизни максимально приближены к здешним.
Рассмотрим список самых похожих на Землю планет.
Kepler-62 f
Планета, совершающая оборот вокруг газового шара Kepler 62, входящего в созвездие Лира, найдено телескопом «Кеплер», от которого дано соответствующее название.
- Дата открытия: 2013 г.;
Вместе с телом, получившим номер f, найдены планеты Кеплер 62 е и Кеплер 62 b.
Сравнение размеров Земли и экзопланет Kepler 62e, Kepler 62f
Размер Kepler-62 f на 40% превосходит земной. Зарождение произошло 7,5 миллиардов лет назад. Для сравнения: возраст нашего мира – 4,5 миллиарда лет. Наклон оси стабилен, температурный режим похож на земной. Астрофизики предполагают наличие на поверхности жизни.
Красный карлик из созвездия Весов имеет планету-спутник, расположенную от Земли на расстоянии 20 световых лет и похожую на нее.
- Дата открытия: 29.09.2010 г.;
- звезда: красный карлик Глизе 581;
Художественное изображение экзопланеты Gliese 581 g
Зародилась 7-11 млрд. лет назад. Поскольку обнаружению предшествовали расчеты, астрономы Европейской южной обсерватории вновь проверили данные спектрографа и подвергли сомнению существование Gliese 581 g.
Единого мнения на этот счет до сих пор нет. Если планета существует, ее величина составляет два размера Земли, средняя температура составляет от -10 до – 30°C. Повернута к красному карлику одной стороной.
Это небесное тело найдено у того же оранжевого карлика, как и вышеописанное, что является одной из частей созвездия Лира. Примерный возраст – 7 миллиардов лет.
- Дата открытия: 2013 г.;
- звезда: оранжевый карлик Кеплер 62;
- метод обнаружения: транзитный.
Сравнение планет земной группы Солнечной системы и системы Kepler 62
Астрономы предполагают наличие жизни и существование огромного океана, не похожего на мировой океан Земли. Расстояние до земли – 1200 световых лет, величина (в 1,5 раза больше земного диаметра) позволяет предположить наличие атмосферы. Расстояние от планеты до звезды схоже с положением Земли в отношении Солнца.
Предположительно средняя температура +15°C. Задача астрофизиков будущего – рассчитать атмосферу Kepler 62 e. Астрономы считают, что на планете есть жизнь как минимум на уровне одноклеточных организмов. Эта экзопланета, которая похожа на Землю больше всего.
Удалена от нас на 22,7 световых года. Глизе 667 находится в созвездии Скорпиона.
- Дата открытия: 29.11.2011 г.;
- звезда: тройная Глизе 667 (два оранжевых карлика с одним красным карликом);
- метод обнаружения: спектрометрическое вычисление звездной скорости.
Gliese 667 cc в представлении художника
Обращается вокруг звездного трио за 28-29 земных суток. Масса превышает земную в 3,5-4 раза. Лаборатория Университета в Пуэрто-Рико пришла к выводу, что средняя температура равняется +27°C, условия похожи на наши. Экзопланета повернута к Gliese 667 одной стороной. Есть основания полагать, что на планете существует жизнь.
Kepler 22 находится в созвездии Лебедь. Телескоп NASA «Кеплер» нашел ее первой, поэтому планеты решено было называть в его честь. Подтверждение ее существования производилось методом исключения ложных доводов.
- Дата открытия: 05.12.2011 г.;
- звезда: одиночная спектрального класса G;
- метод обнаружения: транзитный.
Сравнение Kepler 22 b с земными планетами Солнечной системы
Кеплер 22б – планета похожая на Землю. Удалена от нее на 620 световых лет, оборот вокруг звезды делает за время равное 290 земных дней. Не известны размер и структура.
Это самые известные похожие на нашу экзопланеты. Поговорим о новых открытиях и узнаем, сколько существует планет, похожих на Землю.
Новые экзопланеты
Астрономы ежегодно находят во Вселенной планеты, похожие на Землю. Существует термин «обитаемая зона», которая означает область космических промежутков между планетой и звездой, в пределах которых может существовать любая из форм жизни.
Все описанные выше планеты относятся к единому классу, называемому Суперземля. Такие экзопланеты имеют массу больше, чем наша, но значительно меньше газовых гигантов. Максимальный размер – 10 масс Земли. Параметр массы выбран не случайно, он связан со способностью планеты удерживать атмосферу.
Астрофизик М. Хиппке на примере Кеплера 22b объяснил невозможность другим формам жизни покинуть подобную планету по причине большой массы. Гравитация на ней превосходит земную, для отправки в космос небольших объектов требуются сотни тонн топлива.
Проксима Центавра b – ближайшая к нам экзопланета
Красный карлик Проксима Центавра – ближайшая к Солнцу звезда. Проксима b была обнаружена в 2016 г. на расстоянии 4,22 световых года от нашей планеты. Астрофизикам интересны ближайшие небесные тела, поскольку их легче изучить.
По массе превышает земную в 1,27 раз, за 11 суток совершает полный оборот по орбите. Допускается, что радиус планеты Проксима b на 10% превышает земной. Не исключается существование живых организмов на поверхности. Однако, радиационный фон на ней высок.
Вспышки на молодой и агрессивной Проксиме Центавре в 2017 году скорее всего окончательно разрушили атмосферу планеты
Колонизация ближайших экзопланет: сроки, препятствия
Обнаружение в космосе других планет позволило астрономам говорить о существовании внеземной жизни, выдвигать теории об образовании планет.
В настоящий момент ученые решают, какую планету выбрать для колонизации. Основные препятствия для осуществления космического путешествия:
- огромное расстояние;
- неизвестные условия и наличие атмосферы (радиационный фон, отсутствие воды, высокие и низкие температуры);
- сложные расчеты (для полета космического аппарата потребуется точно рассчитать проход по орбите, соотнести его с вращением экзопланеты по орбите и учесть время подлета).
Ученые все чаще говорят о покорении Марса
Анализируя эти данные, становится ясно, что начать необходимо с планеты, ближайшей к Земле. По этой причине все чаще говорят о колонизации Марса.
Планы на ближайшее будущее
Колонизация космоса все еще является областью научной фантастики. Обнаружение похожих на нашу планет не дает повода для совершения межпланетной миссии в обозримом будущем. Ближайшая цель человечества состоит в создании на Марсе постоянной базы для изучения самой планеты и его спутников. Полет до красной планеты составит 70-80 суток. Условия похожи на земные, поэтому попытки отправить миссию будут производиться в ближайшее десятилетие.
Разглядывая видео из космоса, фотографии, сделанные космонавтами, летательными аппаратами, понимаешь, насколько велик этот мир. Похожие на нашу планеты существуют, и живые организмы будут найдены.