Есть ли жизнь во Вселенной: планеты, похожие 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:
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.
Первые изученные планеты, похожие на Землю
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.;
- звезда: оранжевый карлик Кеплер 62;
- метод обнаружения: транзитный.
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.
Gliese 581 g
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;
- метод обнаружения: спектрометрическое вычисление звездной скорости.
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.
Kepler 62 e
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.
Gliese 667 cc
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 b
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.
Источник
В нашей галактике миллиарды землеподобных планет. Почему мы не можем их найти?
С 2009 года космический телескоп Кеплер постоянно наблюдал за примерно 200 000 звезд в нашем уголке Млечного Пути. Он искал места, где может существовать жизнь — путем определения небольших каменистых планет в умеренных теплых зонах желтых солнц и выясняя, насколько особенной является Земля в «великой схеме вещей». И хотя эта миссия произвела революцию в изучении экзопланет, ее основные цели остались в основном невыполненными. Механическая неисправность прервала первоначальное исследование Кеплера в 2013 году. Позже астрономы обнаружат только одну похожую на Землю планету в собранных телескопом данных.
Десять лет спустя исследователи, наконец, приблизились к ответам на некоторые поставленные Кеплером вопросы. Планеты земного типа, вероятно, редки, но не слишком. Примерно у каждого пятого желтого карлика может быть одна, согласно новому анализу данных с телескопа, опубликованному в Астрономическом журнале. Если выводы исследователей верны, это означает, что Млечный Путь может быть домом для почти 6 миллиардов земель. И все же из 4000 вероятных экзопланет, которые обнаружил Кеплер, только одна максимально похожа на нашу родную планету. Так где же остальные?
«[Действительно похожие на Землю планеты] сами по себе не прячутся, просто чувствительность наших телескопов еще недостаточно высока, [чтобы найти их]», — говорит Дирк Шульце-Макух, астробиолог из Технического университета в Берлине, который не был связан с новым исследованием. Если астрономы захотят найти Землю 2.0, исследования, вычисляющие частоту встречаемости таких миров, дадут будущим телескопам лучшие шансы на успех.
В современном контексте экзопланет выражение «похожая на Землю» не обязательно подразумевает бледно-голубую точку. С точки зрения телескопа, нет никакой точки вообще — просто случайное затемнение звезды, когда планета проходит по ее диску, блокируя крошечную часть света от нее. И все же из этих мерцаний исследователям удается извлечь несколько ключевых фактов. Например, мерцания с большой амплитудой указывают на гигантские планеты. А частые затемнения — это признак планеты на быстрой орбите недалеко от звезды. Экзопланета считается похожей на Землю, если эти характеристики помещают ее в так называемую обитаемую зону звезды — «райскую» полосу орбит, где быстрые расчеты предполагают, что тепло звезды позволит воде оставаться жидкой.
Художественное изображение телескопа Кеплер.
Мишель Кунимото, ученый-планетолог, руководившая недавним анализом, вывела характеристики экзопланеты, которые должны выполняться, чтобы она была похожа на Землю. Итак, этот инопланетный мир должен иметь размеры от 3/4 до 1.5 от земного и вращаться вокруг звезды G-типа (желтый карлик) на расстоянии от 0.99 до 1.7 от нашего орбитального расстояния. В нашей Солнечной системе только Земля удовлетворяет всем этим критериям: Марс слишком мал, а Венера вращается слишком близко к Солнцу.
Миры, удовлетворяющие всем трем условиям, почти наверняка существуют, как предполагает работа Кунимото, которая принесла ей докторскую степень в Университете Британской Колумбии. Но их трудно заметить. Затемнение диска звезды от маленьких планет трудно увидеть. Кроме того, они могут проходить перед своим солнцем только один раз в несколько сотен дней — а астрономам нужно по крайней мере три прохода, чтобы уверенно заявить об обнаружении. Что еще хуже, желтые карлики вообще редки и составляют всего 7% от 400 миллиардов звезд Млечного Пути. Подавляющее большинство светил нашей галактики — это тусклые красные карлики, которые могут стерилизовать близлежащие планеты смертоносными вспышками излучения.
Увы, планировщики миссии «Кеплер» не знали об этом при запуске телескопа, однако в любом случае у него практически не было шансов удачно завершить свой поиск. Чтобы обнаружить три транзита медленных планет, вращающихся вокруг внешнего края обитаемых зон их солнц, телескоп должен постоянно смотреть на один и тот же участок неба в течение более семи лет. Но его позиционирующий механизм сломался после четырех лет работы — этого едва хватает, чтобы найти планеты во внутренней части обитаемых зон похожих на Солнце звезд.
Более того, Кеплер был спроектирован с учетом нашего Солнца. Но наша звезда оказалась особенной во многих отношениях. «Солнце имеет тенденцию быть довольно спокойным», — говорит Кунимото, в то время как звезды, обнаруженные Кеплером, были в основном куда более бурными. «По сути, найти планеты, похожие на Землю, намного сложнее, чем ожидали разработчики миссии».
Участок небесной сферы, отслеживаемый Кеплером, и сектор обзора телескопа по отношению к нашей Галактике.
Космический телескоп оставил после себя огромный научный талмуд, в котором описываются тысячи экзопланет — в основном это горячие гиганты, сравнимые по размеру с Юпитером, обнимающие своих звезд-хозяев. Такие планеты, очевидно, проще всего обнаружить — они ощутимо снижают яркость своих светил и совершают оборот вокруг них временами за считанные дни. Но изредка попадались и менее экзотические миры — например, планета Kepler 452b всего на 10% больше Земли и имеет год, который всего на три недели длиннее нашего.
Новая работа основана на методе, разработанном Дэнли Хсу, астрономом из Пенсильванского университета, в 2018 году. Ранее многие исследователи предполагали, что в космосе будет равномерное распределение размеров планет и их орбит, но по мере роста количества обнаруженных экзопланет некоторые виды миров кажутся более распространенными, чем другие. Например, среди планет с годами короче 100 земных дней многие из них на 50% больше Земли, некоторые больше на 150%, но лишь немногие вдвое больше нашей планеты.
Чтобы учесть эти необъяснимые странности, Хсу и Кунимото разбили данные Кеплера на множество различных категорий размеров и орбит, и проанализировали их все более независимым образом. Кунимото пошла еще дальше и составила свой собственный список кандидатов на экзопланеты, не полагаясь на официальный каталог.
В конце концов, Кунимото рассчитала, что планета, похожая на Землю, может вращаться примерно вокруг каждой пятой звезды, похожей на Солнце. Однако она подчеркивает, что эта цифра представляет собой верхнюю границу, и что землеподобные миры вполне могут встречаться несколько реже. Кунимото признает, что эта цифра немного грубовата, но она ощутимо снижает ранее опубликованные широкие диапазоны, которые предполагают от одной земли на пятьдесят солнц до двух земель, вращающихся вокруг каждого солнца.
Художественное изображение планеты Kepler 452b, очень похожей на Землю.
Шульце-Макух называет эту оценку «разумной» и говорит, что такого рода исследования дают нам ценный взгляд, способствующий появлению ответов на другие фундаментальные вопросы, такие как «является ли наша Солнечная система типичной для Млечного пути, или же это своего рода космическая причуда». Однако он предостерегает от того, чтобы дать волю своему воображению, когда галактики заполняются миллиарды зеленых планет с пушистыми облаками. Критерии, накладывающие ограничения на орбиту, размер планеты и тип звезды, мало говорят о том, имеют ли эти миры плотную атмосферу и магнитное поле, а также воду и материалы, необходимые для возникновения жизни.
Оценка, полученная Кунимото, также может повлиять на формирование будущих космических миссий и дать им больше шансов в нахождении экзопланет, похожих на Землю. Чем чаще встречаются такие миры, тем больше планировщиков миссий будут сосредотачиваться на разработке инструментов, которые изучают конкретно экзопланеты земного типа.
Шульце-Макух также надеется, что космические телескопы будущего будут нести «звездные тени» — фильтры, которые блокируют свет звезды, позволяя захватывать экзопланеты в виде отдельных пикселей на фото, изменения в цветах которых могут рассказать о сезонности или наличии ледяных шапок. Такие нововведения могут сузить представления исследователей о том, что значит быть планетой, похожей на Землю, но он предсказывает, что однозначное открытие истинной Земли 2.0, наделенной жизнью — дело далекого будущего. «Если мы просто воспользуемся технологиями, которые у нас есть сейчас», — говорит он, «окажется, что мы в световых годах от открытия».
Источник