Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - читать онлайн книгу. Автор: Андрей Мурачёв cтр.№ 62

Существуют и другие биомаркеры в атмосфере, например C₂H₆, N₂O, CH₃Cl, CH₃SH, но основную идею вы, надеюсь, поняли: наличие ни одного из них по отдельности не является надежным критерием присутствия на планете жизни. Но стоит очень внимательно присмотреться к планете, в атмосфере которой обнаружится два или более биомаркера одновременно. Особенно интересны сочетания молекулярный кислород – метан и углекислый газ – метан. Одновременное присутствие таких пар означает, что атмосфера планеты обладает сильными окислительными свойствами, а значит, не способствует образованию метана как наиболее стабильной формы углерода (например, на Титане очень мало углекислого газа). В этом случае метан должен постоянно поступать в атмосферу благодаря биологическим агентам или же за счет абиотических реакций в водной среде планеты.

На настоящий момент обнаружено всего несколько экзопланетных атмосфер. Чем больше планета и чем ярче ее родительская звезда, тем легче обнаружить и исследовать атмосферу. Поэтому все планеты, наличие атмосферы у которых не вызывает сомнений, принадлежат к классам от горячих юпитеров до мини-Нептунов.

Сегодня легче всего исследовать планеты у красных карликов. Возможно, в одной такой системе мы скоро найдем признаки жизни. Наверное, самым знаменитым открытием последних лет стала система планет у звезды Trappist-1 в 39 св. годах от Солнца. Trappist-1 – это красный карлик с массой, равной всего 0,08 M_⊕, и радиусом, совсем ненамного превосходящим радиус Юпитера. Вокруг этой звезды обнаружено еще как минимум семь скалистых планет с массами, близкими к массе Земли, но располагающихся на орбитах намного меньших, чем радиус орбиты Меркурия.

Первоначальные исследования системы были выполнены с помощью наземного телескопа Trappist в 2016 году¹⁵⁸. Более поздние и тщательные – через год с помощью космического телескопа «Спитцер»¹⁵⁹. Планетная система Trappist-1 оказалась очень необычной. Несмотря на низкую температуру звезды, всего 2 500 K, все планеты имеют близкие равновесные температуры, допускающие существование воды на их поверхностях. Шесть ближайших к звезде планет находятся во взаимных орбитальных резонансах друг с другом. Это может служить признаком миграции этих планет ближе к звезде в далеком прошлом.

В 2017 году было проведено моделирование атмосфер планет в широком диапазоне химических составов и давлений¹⁶⁰, которые показали, что только планеты Trappist-1 d, Trappist-1 e, и Trappist-1 f с наибольшей вероятностью имеют на поверхности резервуары с жидкой водой, причем планета Trappist-1 e оказалась наиболее комфортной для возможной жизни из всех¹⁶¹. Когда телескоп «Джеймс Уэбб» наконец начнет проводить орбитальные исследования, одной из первых его задач, я уверен, будут исследования атмосфер планет Trappist-1.

Одно из самых нашумевших событий осени 2019 года связано с транзитной планетой K2-18 b¹⁶². Она вращается вокруг красного карлика в 124 св. годах от Земли. Большинство обнаруженных «Кеплером» красных карликов оказывались достаточно тусклыми звездочками, что сильно затрудняло исследование их атмосфер. К счастью, родительская звезда K2-18 b достаточно яркая, что позволило двум независимым командам ученых, комбинируя данные, полученные телескопами «Хаббл» и «Спитцер», обнаружить и исследовать газовую оболочку планеты. Неожиданно они получили данные, указывающие на наличие в атмосфере паров воды! Равновесная температура планеты равна –8 °C, а это значит, что теоретически на ее поверхности может существовать жидкая вода. Но есть и плохая новость: из-за своих размеров (2,6 R_⊕) и массы (8,6 M_⊕) эта планета отлично вписывается в класс мини-Нептунов¹⁶³, так что вторым домом для нас она не станет.

Мы стоим на пороге грандиозных открытий. Сегодня человечество как никогда близко подобралось к ответу на вопрос, одни ли мы во Вселенной. Ожидается, что в первой половине 2020-х годов начнут работать сразу несколько телескопов нового поколения. Возможно, уже совсем скоро на какой-нибудь планете мы обнаружим несомненные признаки жизни.

Небольшой космический транзитный телескоп CHEOPS начал работать на орбите вокруг Земли в декабре 2019 года и уже совершил одну самую настоящую революцию. Мало кто заметил, но в 2019 году мы перешли от поиска новых экзопланет к изучению характеристик уже открытых. В основном речь идет об определении радиусов планет размером с Землю, суперземель и планет размером с Нептун, масса которых уже известна, а также об уточнении размеров известных транзитных планет.

Ожидается, что в октябре 2021 года ^[87] долгожданный телескоп «Джеймс Уэбб», самый большой из когда-либо созданных космических телескопов, с составным главным зеркалом размером 6,5 м, начнет изучать небо в инфракрасном диапазоне волн. Для ученых, занимающихся исследованиями экзопланет, это важно потому, что основной световой поток от планет приходится на переотраженный свет в инфракрасной области. Изучение характеристик этого света сделает возможным обнаружение и исследование атмосфер даже у скалистых суперземель.

Перелом в изучении экзопланет может наступить в 2025–2026 годах. В 2025 году в Чили «первый свет» должен увидеть телескоп ELT с радиусом зеркала 39,3 м. Благодаря своим размерам и первоклассным инфракрасным спектрографам HARMONI и METIS он станет революционным аппаратом для прямой визуализации экзопланет. Его инструменты позволят получать дневные и ночные спектры газообразных экзопланет и даже изучать погодные условия на планетах-гигантах.

А в 2026 году начнется миссия PLATO. Как и CHEOPS, этот космический телескоп сосредоточится на изучении уже открытых экзопланет. Его целью станет определение характеристик скалистых планет, находящихся в зоне обитаемости у звезд солнечного типа. Также он сможет оценивать атмосферные характеристики этих планет.

* * *

В рамках этой книги я сознательно опустил обсуждение поиска разумной жизни в нашей галактике. Мне представляется, что эта область знания сейчас слишком спекулятивна и зависит по большей части от личных предпочтений ученых. Сегодня космос видится нам безжизненным и лишенным любых форм цивилизации, кроме человеческой. Эта пустота пугает. Кажется, есть какая-то страшная загадка в этом Великом молчании. Возможно, нам просто повезло. На сотнях миллиардов планет, может, и были запущены одни и те же механизмы, но всякий раз возникали непреодолимые препятствия: произошла сильная вспышка на родительской звезде; упал метеорит; какая-то форма жизни случайно уничтожила биосферу; быть может, разумные существа истребили сами себя или же никак не могут уйти от аналога нашего каменного века. Не исключено, что доля везения, выпавшая Земле, оказалась больше, чем любому другому миру. А может, мир полон инопланетян, но они от нас скрываются и играют в свои странные, непонятные нам игры. В этой искрящейся многообразием Вселенной возможно все.