Экзопланеты земного типа. Как выглядят новые планеты, похожие на Землю

// // Аналитика //

Действительно ли мы одиноки во Вселенной? Над этим вопросом человечество ломает голову уже много веков. Ещё не так давно считалось, что Земля является единственной планетой во вселенной, где существует жизнь, но теперь учёные уже не так твёрдо в этом убеждены.

 

Новые технологии спектрометрического измерения лучевой скорости звёзд позволили учёным взглянуть далеко за пределы нашей Солнечной системы и полученные данные подтвердили их мысли о том, что Земля далеко не так уникальна, как считалось раньше. Согласно последним подсчётам NASA в пределах Млечного Пути насчитывается минимум 200 миллиардов звёзд и по меньшей мере от 10 до 20% из них могут быть обитаемыми мирами.

Когда впервые были найдены экзопланеты

Первые предположения о существовании землеподобных тел, которые вращаются вокруг других небесных светил были сделаны ещё средневековыми учёными Коперником и Джордано Бруно. Но до 1995 года официальная наука считала существование похожих на Землю экзопланет чистой воды спекуляцией. Теперь же учёные убедились, что почти возле каждой звезды есть одна или несколько планет, а это уже сотни миллионов потенциально обитаемых миров только в пределах одной лишь нашей галактики.

К сожалению, технологии обнаружения экзопланет сегодня находятся в зачаточном состоянии, но в NASA надеются совершить огромный прорыв уже в ближайшее десятилетие. Строительство мощных орбитальных телескопов должно увеличить знания во многих областях астрономии и в первую очередь в поиске обитаемых миров.

Что такое экзопланеты и какие есть типы экзопланет

Экзопланетой называется любая планета, которая находится вне солнечной системы. Они могут иметь самый разный размер и состав — от маленьких скалистых планет до огромных газовых гигантов. Всего в настоящее время открыто 3,583 экзопланеты в 2688 планетарных системах. Существует разные способы классификации экзопланет, но по стандарту NASA они разделяются на следующие типы

Экзо Земли. Это планеты земной группы, которые имеют сходные с нашей массу, состав, радиус, атмосферу и орбиту в обитаемой зоне своей звезд. В основном они состоят из тяжёлых элементов, таких как силикатные породы и металлы. В них присутствует металлическое ядро, силикатная мантия и кора. Также они обладают достаточным магнитным полем, для сохранения атмосферы и защиты поверхности от избытка радиации и звёздных ветров. Поэтому среди первых кандидатов на роль новой родины для землян рассматриваются именно такие экзопланеты, похожие на Землю по всем основным параметрам.

Суперземли. Это планеты с массой 1–10 Земной. Данный термин не делает упор на обитаемости и поверхностных условиях небесного тела. Им обозначаются все новые экзопланеты масса которых превышает Земную, но не дотягивает до газовых гигантов. Они могут быть как полностью непригодными для обитания, так и обладать всеми условиями для жизни.

Планеты-океаны и планеты-пустыни. В этом случае подразумеваются все открытые экзопланеты, являющиеся либо на 100% покрытыми водой в жидком виде, либо, наоборот, представляющие собой абсолютно сухую пустыню без малейших следов воды в любом её виде. Учёные полагают, что шансы зарождения жизни в пределах водных миров, которые находятся на стабильной орбите, достаточно высоки. Планеты-пустыни, в свою очередь, абсолютно мертвы и вряд ли могут послужить новым пристанищем для человека в будущем.

Газовые гиганты. Газовыми гигантами называют все планеты с массами, превышающими земную в 10 раз и составом, состоящим из небольшой каменистой сердцевины, окружённой водородом и гелием. Почти все открытые экзопланеты, обнаруженные с самого начала являются именно газовыми гигантами, поскольку обнаружить их гораздо легче, чем небольшие скалистые планеты земного типа.

Горячие Юпитеры. Этим термином называют газовые гиганты, которые вращаются  очень близко вокруг своей звезды. Это своего рода высокотемпературный вариант обычного газового гиганта. На первых порах они стали полной неожиданностью для учёных, поскольку такие тела могут образовываться только в значительной удалённости от звезды где водородные соединения могут смерзаться в твёрдые куски льда. Позже было доказано, что Горячие Юпитеры являются обычными газовыми гигантами, которые мигрируют к центру своей солнечной системы, будучи захваченные гравитацией звезды.

Кочевые планеты. Планеты без звезды, свободно плавающие по всей галактике. По оценкам, учёных количество планет-изгоев в нашей галактике очень высоко и исчисляется сотнями миллиардов, но обнаружить их трудно. Шансы, что на такой планете может существовать жизнь очень малы. К тому же они могут представлять опасность для других более гостеприимных миров.

Существуют ещё и гипотетические типы планет, как например, хтонические и пульсарные планеты. Первые представляют собой бывшие газовые гиганты, обожжённые до полной потери газовой оболочки, а вторые — мёртвые небесные тела, которые обращаются вокруг пульсаров.

Первые изученные экзопланеты, пригодные для жизни

Kepler-62 f

По мнению многих учёных, эта планета является одной из самых похожих на Землю. Она в 1,4 раза больше Земли и относится к классу тёплых суперземель. Её солнце — одиночный оранжевый карлик в созвездии Лира Kepler-62 возрастом от 4 до 7 млрд лет. Считается, что с большой долей вероятности там есть жидкая вода и атмосфера с преобладанием углекислого газа, поэтому планета находится в целевом списке SETI. Единственный минус — расстояние. Kepler-62 f находится в 1200 световых лет от нас, поэтому подробно изучить её в обозримом будущем не представляется возможным.

Gliese 667 C c

Если и существуют экзопланеты, пригодные для жизни, то Gliese 667 C c обязательно попадёт в этот список. Её плюсы — это температурный режим, на 90% схожий с земным, наличие достаточно плотной атмосферы с высоким содержанием CO2 и относительная близость к Земле (22 световых года). В качестве основного минуса можно считать массу, превышающую земную минимум втрое. Поэтому будущим колонистам придётся существовать при повышенной гравитации. Планета вращается вокруг красного карлика Глизе 667. Его возраст оценивается в 4–7 млрд лет, а масса составляет всего 31% от массы Солнца.

Kepler-62 e

Перспективная суперземля, которая вращается вокруг звезды Kepler-62. Астрономы уверены, что её масса лишь в 1,6 раз превышает земную, а 90% её поверхности покрыты тёплым океаном. Настоящая планета-курорт, которая имеет все шансы стать уютным домом для различных водных организмов (по подсчётам NASA вероятность этого составляет до 70–80%).

Gliese 581 g

Ещё одна планета со спорным статусом, существование которой то подтверждается, то снова опровергается. Предположительно она расположена возле звезды Глизе 581 в созвездии Весов, в 20,4 световых годах от Земли. Учёные, которые не сомневаются в её существовании, уверяют, что по уровню пригодности для населения она является одной из самых привлекательных. Красный карлик должен давать достаточно тепла, чтобы на этой каменистой планете могли существовать свои реки, озёра и моря. Поэтому исследования вокруг Gliese 581 g ведутся до сих пор.

Kepler-22 b

Пожалуй, самая знаменитая и хорошо изученная экзопланета. По оценке учёных, даже в случае самых худших их опасений эта планета окажется пригодной для относительно комфортной жизни. Её радиус больше земного в 2,4 раза, поэтому сила гравитации в любом случае должна быть приемлемой. Ещё предполагается наличие атмосферы с высоким содержанием CO2 и наличие большого количества воды, которая покрывает всё за исключением полярных шапок.

Солнце планеты — Kepler-22 находится между созвездиями Лебедя и Лиры. Оно аналогично земному солнцу по спектральному классу, а его радиус и масса равны 0,979 и 0,970 от солнечных. В общем, почти как дома. Правда, лететь придётся далековато — 619 световых лет.

Новые экзопланеты

Самым новым открытием астрономов является одиночная звезда в созвездии Водолея TRAPPIST-1, вокруг которой вращается семь экзопланет. Эта планетарная система удалена от Земли на 40 световых лет и по единогласному мнению учёных из NASA, её открытие является грандиозной удачей. Ведь по предварительным оценкам все семь экзопланет похожи по размеру на Землю и по меньшей мере на поверхности трёх из них есть жидкая вода. Сама звезда является красным карликом возраст которого оценивается примерно в 500 млн лет. И хотя планеты расположены довольно близко к светилу, его активность является сравнительно невысокой, поэтому планеты вряд ли будут представлять собой аналоги нашей Венеры.

Почему открытие TRAPPIST-1 является столь важным? Учёные называют несколько основных преимуществ этой планетарной системы перед остальными. Первое — молодость и стабильность солнца. М-карлики живут долго, а значит, если человек туда когда-нибудь доберётся, он гарантированно застанет на месте все семь экзопланет. Второе — гостеприимность. В атмосфере трёх из семи планет есть кислород, углекислый газ и озон, что предполагает надёжную защиту от солнечной радиации. Третье — 40 световых лет является сравнительно небольшим расстоянием. Поэтому открытие экзопланет в системе TRAPPIST-1 действительно является крайне важным событием, значимость которого трудно переоценить.

Проксима Центавра b — ближайшая экзопланета земного типа

В настоящий момент Проксима Центавра b является ближайшей к Земле экзопланетой (4,22 световых года), находящейся в так называемой зоне обитаемости. Этот фактор очень важен, поскольку остальные экзопланеты, похожие на Землю расположены в десятках и сотнях световых лет от нас. Не исключено, что первые попытки экспедиции в дальний космос будут направлены именно в эту сторону.

Но не так всё радужно, как кажется на первый взгляд. Исходя из имеющихся данных NASA, Проксима Центавра b — это холодная каменистая суперземля, которая получает колоссальное количество радиационного излучения от своего светила. Поэтому первым людям, которые там побывают, вряд ли можно надеяться на гостеприимный приём. Впрочем, человечество пока всё равно не располагает эффективными средствами для дальних космических путешествий. Это даёт надежду, что к моменту изобретения первых межзвёздных кораблей неподалёку от нас будут найдены новые и более перспективные экзопланеты.

Когда станет возможной колонизация ближайших экзопланет и какие существуют препятствия

Открытие экзопланет — на 100% пригодных для заселения является лишь половиной дела. Даже если неподалёку от Земли (1-10 световых лет) будут найдены экзопланеты подходящие по всем параметрам, от них нас всё равно отделяют такие гигантские расстояния, что космические экспедиции пока кажутся совершенно нереальными.

В настоящий момент уже существуют проекты космических парусников и термоядерных ракет, способных покинуть пределы Солнечной системы, однако, их испытания столкнулись с несколькими серьёзными трудностями. Основная — низкий КПД. Даже если корабли достигнут запланированной скорости, полёт к ближайшей звезде займёт минимум 10 лет в один конец. Вторая — неизбежное повреждение корпуса космической пылью при достижении высоких скоростей. Третья — разрушительные нагрузки на человеческое тело во время ускорения или торможения.

И это уже не говоря за такие опасности, как риск радиационного облучения экипажа во время полёта или возможные психологические проблемы связанные со столь длительным нахождением в закрытом пространстве.

На что можно рассчитывать в ближайшем будущем

Другие перспективные разработки, как, например, фотонный двигатель на магнитных монополях, ионный двигатель, Двигатель Бассарда или аннигиляционные двигатели в теории могут быть реализованы в ближайшие десятилетия и способны обеспечить достаточную производительность для сокращения длительности полёта к тем же Альфа Центавра или Звезде Барнарда до 2–5 лет. Но при этом вторая и третья проблема всё равно остаются открытыми.

Хорошей альтернативой могли бы стать мгновенные перемещения с помощью так называемых «кротовых нор» или варп-двигателей, но на текущий момент всё это относится больше к разряду научной фантастики. Возможность существования первых сегодня вообще находится под вопросом, а вторые хоть и имеют под собой теоретическое обоснование (благодаря труду физика Мигеля Алькубьерре), но как реализовать эти принципы на практике пока никто даже не представляет. Поэтому по оценке NASA в ближайшее столетие о пилотируемых экспедициях за пределы солнечной системы можно даже не мечтать, а основная программа колонизации будет направлена в сторону Марса и спутников Юпитера.

Есть ли шанс обнаружить жизнь на известных экзопланетах? На этот счёт учёные не осмеливаются делать никаких точных предположений. С помощью изучения таких экстремальных организмов, как гималайские пауки-скакуны, морские глубоководные кольчатые и дьявольские черви, различные глубоководные бактерии, коловратки Bdelloidea или тихоходки, биологи пытаются симулировать развитие жизненных форм на других планетах, но это пока похоже на движение вслепую. Единственное, что пока можно утверждать точно — никаких встреч с представителями высокоразвитых цивилизаций в ближайшее время можно не опасаться. Ведь несмотря на все усилия, за всю историю наблюдения не было обнаружено никаких искусственных сигналов, способных указать на инопланетный разум. А значит и вероятность пересечься с другими космическими путешественниками стремится к нулю.