Во время работы с высокоточным спектрографом HARPS, установленным в Южной европейской обсерватории (ESO), группа исследователей обнаружила небольшую экзопланету, вращающуюся вокруг красного карлика Росс 128. Астрономы полагают, что ее размеры и температура поверхности очень близки к земным. Что еще интереснее, планета Росс 128 b расположена на расстоянии всего 11 световых лет от Солнечной системы, что делает ее второй из наиболее близких к нам экзопланет после Проксимы b.
Тихая звезда и перспективная планета
«Это открытие стало возможным благодаря десятилетию мониторинга данных HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) вкупе с самыми современными методами анализа информации», рассказывает Никола Астудильо-Дефру из Женевского университета, соавтор статьи о новом открытии. «До сих пор только HARPS демонстрирует такую точность измерений, и вот уже 15 лет остается лучшим «охотником на планеты» в мире», уверяет он.
Команда отмечает, что у большинства красных карликов наблюдаются интенсивные солнечные вспышки, которые обычно буквально сдувают с планет атмосферу и облучают их солнечной радиацией. Однако Росс 128 — это неожиданно «тихая» звезда, у которой такая активность не наблюдается. В результате, его планеты могут оказаться ближайшей к нашей планете точкой для колонизации других звездных систем. В этом заключается особая важность открытия: если в случае всем известной Проксимы b агрессивная звезда могла уничтожить атмосферу планеты и превратить ее в каменистую пустыню, то Росс 128 b дарит человечеству надежду на космическую экспансию.
Значение открытия
Орбита Росса 128 b в 20 раз ближе к звезде, чем расстояние между Землей и Солнцем, однако планета получает лишь в 1,38 раза больше солнечной радиации. Как следствие, температура на ее поверхности не сильно отличается от нашей планеты: в самых холодных точках она не опускается ниже -60 о С, а в самых горячих не поднимается выше 20 о С. Впрочем, ученые пока не уверены, входит ли планета в так называемую «зону Златовласки » — область вокруг звезды, условия которой позволяют воде на планетах существовать в жидком состоянии.
«Благодаря мощным современным телескопам, уже через 10 лет мы сможем увидеть новую планету и охарактеризовать ее атмосферу. В настоящее время мы располагаем лишь теоретическими моделями, а потому не можем с уверенностью сказать, существует ли на поверхности Росса 128 b жидкая вода», объясняет Никола в интервью порталу Futurism.
Можно сбиться со счета, сколько раз мы слышали фразу о том, что «ученые нашли первую по-настоящему землеподобную экзопланету». К настоящему моменту астрономы смогли определить наличие более 2000 различных экзопланет, поэтому неудивительно, что среди них есть и те, которые в той или иной степени действительно похожи на Землю. Однако сколько среди этих похожих на Землю экзопланет на самом деле могут быть обитаемыми?
Аналогичные заявления в свое время выражались в отношении Tau Ceti e и Kepler 186f, которых тоже крестили близнецами Земли. Тем не менее эти экзопланеты ничем примечательным не выделяются и совсем не похожи на Землю, как нам бы того хотелось.
Одним из способов определения того, насколько обитаемой может быть планета, является так называемый индекс подобия Земле (ESI). Этот показатель высчитывается на основе данных радиуса экзопланеты, ее плотности, температуры поверхности и данных о параболической скорости - минимальной скорости, которую необходимо придать объекту для того, чтобы он смог преодолеть гравитационное притяжение конкретного небесного тела. Индекс подобия Земле варьируется от 0 до 1, и любая планета, обладающая индексом выше 0,8, может рассматриваться как «землеподобная». В нашей Солнечной системе, например, Марс обладает индексом ESI равным 0,64 (аналогичный индекс у экзопланеты Kepler 186f), в то время как индекс Венеры составляет 0,78 (тот же показатель у Tau Ceti e).
Ниже рассмотрим пять планет, которые наиболее подходят под описание «близнеца Земли» на основе их показателей индекса ESI.
Экзопланета Kepler 438b обладает наиболее высоким показателем индекса ESI среди всех известных на данный момент экзопланет. Он составляет 0,88. Обнаруженная в 2015 году, эта планета обращается вокруг звезды класса красный карлик (значительно меньше и холоднее нашего Солнца) и обладает радиусом всего на 12 процентов больше земного. Сама звезда расположена примерно в 470 световых годах от Земли. Полный оборот планета совершает за 35 дней. Она находится в обитаемой зоне - пространстве внутри своей системы, где не слишком жарко и в то же время не слишком холодно, чтобы поддерживать наличие воды в жидкой форме на поверхности планеты.
Как и в случае других обнаруженных экзопланет, обращающихся вокруг малых звезд, масса данной экзопланеты не была изучена. Однако если эта планета обладает скалистой поверхностью, то ее масса, возможно, будет больше земной всего 1,4 раза, а температура на поверхности варьироваться от 0 до 60 градусов Цельсия. Как бы там ни было, индекс ESI не является ультимативным методом определения обитаемости планет. Ученые недавно провели наблюдение и выяснили, что на родной звезде планеты Kepler 438b довольно регулярно происходят очень мощные выбросы радиационного излучения, которые в конечном итоге могут делать эту планету совершенно необитаемой.
Индекс ESI планеты Gliese 667Cc составляет 0,85. Планета была обнаружена в 2011 году. Она обращается вокруг красного карлика Gliese 667 в тройной системе звезд, находящейся «всего» в 24 световых годах от Земли. Экзопланета была обнаружена благодаря измерению лучевой скорости, в результате которого ученые выяснили, что в движении звезды происходят некоторые колебания, вызываемые гравитационным воздействием находящейся возле нее планеты.
Приблизительная масса экзопланеты в 3,8 раза больше массы Земли, однако ученые не представляют, каких размеров Gliese 667Cc. Выяснить это не удается потому, что планета не проходит перед звездой, что позволило бы высчитать ее радиус. Орбитальный период Gliese 667Cc составляет 28 дней. Она расположена в обитаемой зоне своей холодной звезды, что, в свою очередь, позволяет ученым предположить, что температура на ее поверхности составляет около 5 градусов Цельсия.
Kepler 442b
Планета Kepler 442b с радиусом в 1,3 раза больше радиуса Земли и индексом ESI 0,84 была обнаружена в 2015 году. Она обращается вокруг звезды, которая холоднее Солнца и находится примерно в 1100 световых годах от нас. Ее орбитальный период составляет 112 дней, что говорит о том, что она находится в обитаемой зоне своей звезды. Однако температура на поверхности планеты может опускаться до -40 градусов Цельсия. Для сравнения: температура на полюсах Марса в зимний период может снижаться до -125 градусов. Опять же, масса этой экзопланеты неизвестна. Но если она обладает скалистой поверхностью, то ее масса может быть в 2,3 раза больше массы Земли.
Две планеты с индексами ESI 0,83 и 0,67 соответственно были обнаружены космическим телескопом «Кеплер» в 2013 году, когда те проходили напротив своей родной звезды. Сама же звезда находится примерно в 1200 световых годах от нас и несколько холоднее Солнца. С планетарными радиусами в 1,6 раза и 1,4 раза больше земного, их орбитальный период составляет 122 и 267 дней соответственно, что говорит о том, что обе находятся в обитаемой зоне.
Как и большинство других планет, обнаруженных телескопом «Кеплер», масса этих экзопланет остается неизвестной, однако ученые предполагают, что в обоих случаях она примерно в 30 раз больше земной. Температура каждой из планет может поддерживать наличие воды в жидкой форме. Правда, все будет зависеть от состава атмосферы, которой они обладают.
Kepler 452b с индексом ESI 0,84 была обнаружена в 2015 году и стала первой обнаруженной потенциально земплеподобной планетой, находящейся в обитаемой зоне и оборачивающейся вокруг звезды аналогичной нашему Солнцу. Радиус планеты примерно в 1,6 раза больше радиуса Земли. Полный оборот вокруг своей родной звезды, которая находится примерно в 1400 световых годах от нас, планета совершает за 385 дней. Так как звезда находится слишком далеко, а ее свет не слишком ярок, ученые не могут измерить гравитационное воздействие Kepler 452b и, как следствие, выяснить массу планеты. Имеется лишь предположение, согласно которому масса экзопланеты примерно в 5 раз больше массы Земли. При этом температура на ее поверхности по приблизительным оценкам может варьироваться от -20 до +10 градусов Цельсия.
Из всего этого следует, что даже наиболее похожие на Землю планеты, в зависимости от активности их родных звезд, которая может очень отличаться от солнечной, могут быть неспособны поддерживать жизнь. Другие планеты, в свою очередь, имеют крайне отличающиеся от земных размеры и температуру поверхности. Однако учитывая повышенную за последние годы активность в поиске новых экзопланет, нельзя исключать возможности того, что среди найденных мы все же встретим планету с аналогичной Земле массой, размером, орбитой и солнцеподобной звездой, вокруг которой она обращается.
Какие планеты похожи на Землю? К ответу на этот вопрос можно подойти по-разному. Если за основной критерий взять, например, диаметр и массу, то в Солнечной системе ближе всего к нашему космическому дому Венера. Однако гораздо интереснее рассматривать вопрос «Какая планета больше похожа на Землю?» с точки зрения пригодности объектов для жизни. В этом случае в пределах Солнечной системы мы не найдем подходящего кандидата — придется приглядеться к бескрайним просторам удаленного космоса.
Зона обитаемости
Поиском люди занялись достаточно давно. Сначала это были лишь догадки, предположения и домыслы, но по мере совершенствования технических возможностей 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. Главная его характеристика — возможность существования на планете в его пределах воды в жидком состоянии. В зависимости от характеристик звезды обитаемая зона может располагаться ближе к ней или чуть дальше, иметь большую или меньшую протяженность.
Свойства светила
Как показывают исследования, планета, похожая на Землю и потенциально пригодная для жизни, должна вращаться вокруг звезды спектрального класса от G до К и температурой поверхности от 7000 до 4000 К. Такие светила излучают достаточное количество энергии, долгое время стабильны, их жизненный цикл завершается за несколько миллиардов лет.
Важно, чтобы звезда не отличалась значительной переменностью. Стабильность и на Земле, и в космосе — залог более или менее спокойной жизни. Внезапные вспышки или долговременные 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, — еще одно важное свойство. При низких значениях этого признака вероятность образования планет крайне мала. Более высокой 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 именно 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 плит на их поверхности не такая высокая, как у «гигантов»;
доминирование в составе силикатных пород;
отсутствие плотной атмосферы из гелия и водорода, характерных, например, для Юпитера и Нептуна;
не слишком большой эксцентриситет орбиты, иначе планета время от времени 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 дня и ночи.
Эти и другие параметры влияют на климат на поверхности планеты, геологические процессы в ее недрах. Нужно заметить, что для разных живых организмов необходимые условия могут отличаться. Вероятность встретить в космосе бактерий гораздо 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 дальше в космос.
С начала века было открыто достаточно большое количество объектов, в той или иной степени пригодных для жизни. Правда, ответить на вопрос, какая планета больше других похожа на Землю, не представляется возможным, поскольку для этого нужны еще более точные данные.
Спорная экзопланета
29 сентября 2010 года ученые сообщили об открытии планеты Глизе 581 g, вращающейся вокруг звезды Она расположена на расстоянии 20 световых лет от Солнца, в На сегодняшний день существование планеты не подтверждено. За пять лет с момента открытия оно несколько раз подкреплялось данными дополнительных исследований, а затем опровергалось.
Если эта планета существует, то, согласно расчетам, она имеет атмосферу, воду в жидком состоянии и скалистую поверхность. По радиусу она достаточно близка к нашему космическому дому. Он составляет 1,2-1,5 от земного. Масса объекта оценивается в 3,1-4,3 земных. Вероятность существования жизни на ней столь же спорно, как и само ее открытие.
Первая подтвержденная
Kepler-22 b — планета, похожая на Землю и открытая телескопом "Кеплер" в 2011 году (5 декабря). Она является объектом, чье существование подтверждено. Характеристики планеты:
Есть планеты, похожие на Землю? Астрономы объявили про открытие восьми новых экзопланет в так называемой непосредственной «зоне, пригодной для жизни», то есть удаленных от своих звезд на расстоянии, при котором вода на их поверхности способна существовать в непосредственно жидком состоянии.
Все открытые планеты относят к типу «маленьких планет» (класс планет, не больше Земли). Вследствие открытия удвоилось количество известных «маленьких» экзопланет в «зоне, пригодной для жизни».
Самое интересное, однако, то, что две из этих планет оказались наиболее подобны по своим параметрам на Землю из всех планет, которые до сих пор были обнаружены за пределами Солнечной системы.
«Существует большая вероятность, что большинство из открытых нами планет – не газовые, а каменистые», – утверждает ученый Гарвард-Смитсонского центра астрофизики, автор исследования Гильгермо Торез.
Открытие анонсировали во время заседания Астрономического общества США. Две экзопланеты, которые наиболее похожи на Землю, – это Кеплер-438b и экзопланета Кеплер-442b. Данные экзопланеты вращаются непосредственно вокруг звезд категории «красный карлик» (эти звезды поменьше и похолоднее, чем Солнце). Кеплер-438b совершает полный абсолютно оборот вокруг собственной звезды за 36 дней, соответственно, Kepler-442b – уже непосредственно за 112 дней.
Диаметр Кеплер-438b лишь на 11,5% превышает диаметр нашей Земли, а вероятность того, что каменистая, составляет 70%. Что касается Кеплер-442b, эта экзопланета на 1/3 больше, чем Земля, а вероятность, что она обладает твердой поверхностью, составляет 60%.
Основной критерий «зоны, которая является пригодной для жизни» – поступающее количество общего света от звезды, который получает планета. Если его много, вода на поверхности планеты испаряется; мало – она превращается в лед.
В соответствии с астрономическими расчетами, Кеплер-438b получает в целом на 42% большее количество света, чем способна получить Земля. Это делает шансы планеты, похожие на Землю, попасть в «пригодную для жизни зону» на уровне 70%. Кеплер-442b, в свою очередь, имеет 2/3 той солнечной энергии, которую получает Земля. Это увеличивает шансы экзопланеты попасть в эту зону до 97%.
«Точно не известно, действительно ли эти планеты, похожие на Землю и напоминают Землю либо условия на данных планетах могут способствовать существованию жизни. Можно лишь констатировать, что они являются перспективными кандидатами», – утверждает соавтор исследование Дэвид Киппинг.
До этого времени экзопланетами, наиболее напоминающими Землю, были Кеплер-186b, чей размер составляет 1,1 размера Земли и которая имеет 32% солнечного света, и Кеплер-62f, большая по размеру в 1,43 раза, чем Земля, и получающая 41% солнечного света.
Все экзопланеты идентифицировал орбитальный специальный телескоп «Кеплер», который в мае 2013 вышел из строя. Они находятся от Земли слишком далеко, чтобы их массу можно было измерить непосредственно. Поэтому полученные данные астрономы рассчитали статистически при помощи специализированной компьютерной программы BLENDER, которая работает на супер-компьютере Pleiades в Исследовательском научном центре Эймса (Калифорния).
После проведенного анализа, выданного программой BLENDER, ученые еще год собирали данные о планетах методами спектроскопии повышенного разрешения, оптического адаптивного съема и спекл-интерферометрии.
Все эти наблюдения, в частности, установили, что 4 из подтвержденных экзопланет находятся в т. н. кратных звездных системах. Однако звезды-компаньоны располагаются на очень большом от них расстоянии и как-либо серьезно не могут влиять на планеты, похожие на Землю.
Как и со многими другими открытиями «Кеплера», найденные планеты, похожие на Землю, слишком удалены от Земли, что сильно затрудняет их исследование. Так, Кеплер-438b располагается на расстоянии 476 световых лет, а Кеплер-442b – уже целых 1100 световых лет.