Землеподобные экзопланеты
Планетарные объекты земной группы Солнечной системы — не единственные во Вселенной. В космосе есть и другие планеты, похожие на Землю.
Что принято называть экзопланетами земного типа
Экзопланетами называют планетарные объекты, расположенные вне нашей звездной системы.
На сегодня таковых открыто более 4000 и еще около 1000 уже обнаружены, но пока не включены в астрономические каталоги.
Часть экзопланет относится к земному типу — это тела, на поверхности которых сложились условия, похожие на привычные нам:
- наличие твердой поверхности;
- благоприятный для развития жизни климат;
- размеры и масса, гарантирующие нужную гравитацию;
- условия движения в космическом пространстве и вращения вокруг своей оси, обеспечивающие достаточное поступление на планету тепла и света.
Обнаружение экзопланет
Изучение космоса не ограничивается исследованием нашей звездной системы с ее 8 планетами. Сегодня человечество нацелено на открытие планетарных объектов, вращающихся вокруг других светил, хотя бы потому, что какой-то из них мог бы стать для населения земного шара потенциальным домом в будущем.
Поэтому каждая открытая планета, хотя бы немного похожая на нашу, внимательно изучается. Однако пока не найдено не только полных аналогов Земли, но и таких объектов, на поверхности которых были бы подходящие для жизни условия.
Первые попытки увидеть планеты вне нашей звездной системы предпринимались астрономами еще в середине XIX в., но успехом они увенчались лишь в 1988 г., когда был обнаружен первый внесолнечный планетарный объект, похожий на Землю, вращающийся вокруг двойной звезды Альраи (гамма созвездия Цефей). Это открытие было подтверждено и официально признано научным сообществом только в начале 2000-х.
Обнаружение экзопланет — сложная задача: увидеть их даже с помощью самой мощной астрономической техники затруднительно, ведь они, в отличие от звезд, не светятся.
Сегодня астрономы применяют несколько способов открытия таких объектов:
- прямое наблюдение в телескоп;
- спектрометрическое измерение радиальной скорости звездного объекта, вокруг которого может вращаться планетарное тело;
- астрометрический способ, когда наблюдатель фиксирует изменение движения звезды под воздействием гравитационного поля соседней планеты;
- радионаблюдение пульсаров — космических источников какого-либо излучения (радиоактивного, оптического и т.д.);
- микролинзирование, когда в качестве объектива телескопа используется звездное тело — оно своим гравитационным полем фокусирует свет, излучаемый всей наблюдаемой системой;
- транзитный метод, который заключается в обнаружении объектов, проходящих по диску светящихся космических тел.
Изученные планеты, похожие на Землю
Все экзопланеты названы в соответствии с особыми правилами.
Космонимы состоят из:
- наименования звезды, вокруг которых вращаются объекты, и ее номера в астрономическом каталоге Глизе;
- латинской литеры (начиная с b), обозначающей порядок открытия планеты.
Например, Gliese 581 g — экзопланета, вращающаяся вокруг Глизе, звездного объекта № 581 в каталоге Глизе, открытая шестой по счету в этой системе, а Kepler 438 b — похожее тело, обращающееся вокруг звезды Кеплера (порядковый номер в каталоге — 438), открытое в данной системе первым.
Gliese 581 g
Эта планета родилась в период от 7 до 11 млрд лет назад, вращается вокруг одного из звездных объектов созвездия Весов — Глизе 581. Она находится на расстоянии 20 световых лет от Земли. Объект открыт в 2010 г. спектрометрическим вычислением звездной скорости.
Тело относится к спорным — с момента первого сообщения об открытии его существование неоднократно подтверждалось и подвергалось сомнению. Тем не менее Gliese 581 g входит в первую пятерку экзопланет, на которых может быть обнаружена жизнь в привычной для нас форме.
Она похожа на Землю по:
- размеру (1,3-2 земного радиуса);
- массе (3,1-4,3 веса нашей планеты);
- стабильности периода вращения вокруг центра своей звездной системы (36,6 суток);
- климату (в среднем −30…−10 °С, по одним оценкам, по другим, +71°С на освещенной стороне и −34°С на теневой).
Не исключено, что на планете есть атмосфера и вода в жидком состоянии.
Kepler 438b
Эту экзопланету открыли с помощью орбитального телескопа в 2015 г. Находится она в системе красного карлика (созвездие Лиры). Последние наблюдения показали регулярные (каждые несколько сотен дней) и мощные (в десятки раз превосходящие солнечные) выбросы радиации со стороны Kepler 438, что может делать планету непригодной для жизни.
И все-таки объект расположен в зоне обитаемости своей системы, на нем возможно существование жидкой воды.
- масса — предположительно 1,4 от земной;
- радиус — 1,12 от аналогичного параметра нашей планеты;
- период полного оборота вокруг собственной звезды — 35 дней;
- предполагаемая температура на поверхности — в диапазоне 0…+60°С.
Kepler 442b
Радиус объекта в 1,3 раза больше земного. Открытый в 2015 г., Кеплер 442b обращается вокруг оранжевого карлика в созвездии Лиры, совершая полный оборот за 112 дней. На планетарной поверхности температура может опускаться до -40°С, что некритично для землян.
Kepler 62e и 62f
Эти 2 планеты были открыты одна за другой транзитным методом в 2013 г. и потому почти всегда рассматриваются в паре. Они вращаются вокруг звезды Kepler 62 — оранжевого карлика, одиночного объекта в созвездии Лиры.
Примерный возраст Kepler 62 e — 7 млрд лет, объект в 1,5 раза больше Земли по диаметру.
Исследователи предполагают, что на планете есть океан, а средняя температура окружающей среды составляет +15°С.
Есть ли здесь атмосфера, пока не ясно, но вероятность ее наличия ученые оценивают как высокую, отмечая, что воздушные слои должны быть в 1,5-2 раза плотнее земных. Вероятность наличия здесь жизни, хотя бы на уровне одноклеточных существ, составляет 70-80%. Из всех внесолнечных планет Kepler 62 e похожа на Землю более всего.
Kepler 62 f на 40% больше Земли по размерам и родилась примерно 7,5 млрд лет назад. Климат на ней напоминает земной, ось наклонена стабильно, условия для появления жизни оцениваются астрофизиками как благоприятные.
Kepler 452b
Эта экзопланета земного типа вращается вокруг своей звезды — желтого карлика в созвездии Лебедя, примерно на том же расстоянии, что и Земля от Солнца. По диаметру она больше нашей на 60%, по весу — тяжелее в 5 раз. Полный орбитальный виток вокруг центра своей системы совершает за 385 суток. В рейтинге планетарных объектов, схожих по условиям с Землей, планета Kepler 452 b шестая.
Небесное тело было открыто в 2015 г. транзитным способом, в 2018 г. его существование было поставлено учеными под сомнение. Пока спор на эту тему окончательно не разрешен.
Gliese 667 Cc
Планета вращается вокруг Глизе 667 С. Этот красный карлик находится в созвездии Скорпиона и является одним из элементов тройного звездного объекта Глизе 667. Планетарный объект был открыт в 2011 г. после детального спектрометрического анализа скоростных параметров звезды. Он тяжелее Земли в 3,5-4 раза, путь вокруг центра своей системы тело проходит за 28-29 земных дней. Средняя температура здесь составляет +27°С, что дает основания предполагать существование на Gliese 667 Cc жизни.
Kepler 22 b
Это экзопланета из созвездия Лебедя. Она была открыта в 2011 г. транзитным методом. Вокруг центра своей системы — Kepler 22 — оборачивается примерно за 290 суток.
Точные размеры и масса объекта пока не изучены.
Предположительно, он относится к типу мининептунов — это промежуточный класс между газовыми гигантами (Уран, Нептун) и такими планетами, как Земля, то есть обладающими твердой поверхностью.
На примере Kepler 22 b ученый М. Хиппке обосновал, почему гипотетические живые существа, обитающие на ней, не могут покинуть родную планету. Обладая большой массой, она имеет гравитацию, превосходящую земную, и для того, чтобы космический корабль оторвался от поверхности, потребуются сотни тонн ракетного горючего.
Kepler 78b
Эту планету называют одной из наиболее похожих на Землю по размерам и составу, однако для появления и развития жизни она слишком горячая — местная температура может достигать + 2100…+2800°С. Небесное тело находится в созвездии Лебедя, на расстоянии 1,5 млн км от своей звезды, совершая 1 полный виток за 8,5 часа.
Масса объекта составляет 1,7 (по другим данным — 1,86) от земной, радиус — 1,2 от аналогичного параметра нашей планеты. Плотность местной тверди 5,3-5,57 г/см³ — это сопоставимо с плотностью Земли (5,5 г/ см³), что позволяет говорить о похожем составе этих 2 объектов.
Проксима Центавра b — ближайшая к нам экзопланета
Расположенная ближе всего к Солнцу звезда — Проксима Центавра — невидима с Земли невооруженным глазом из-за малой светимости. Таким образом, обнаруженная в 2016 г. Проксима Центавра b — ближайшая к Солнечной системе экзопланета. От нас до нее всего 4,22 световых года.
Proxima b (этот объект чаще всего называют таким сокращенным именем) в 1,27 раз тяжелее земного шара и в 1,1 раза больше по радиусу. Планета движется на расстоянии 7,3 млн км от своей звезды, 1 полный орбитальный виток продолжается 11 суток.
Наличие жизни здесь не исключается — экзопланета получает много тепла, поэтому вода на ее поверхности может существовать, не замерзая в вечные льды, но радиационный фон высок.
Температура тут предположительно составляет -39°С.
Колонизация ближайших экзопланет
Сегодня ученые пока только обсуждают, какую землеподобную планету выбрать для будущей колонизации.
Препятствиями для осуществления задуманного можно назвать:
- большие расстояния — современные космические аппараты на максимально возможной скорости будут лететь до некоторых из этих объектов 25 млн лет);
- неизвестные условия на новом месте обитания землян (наличие или отсутствие атмосферы, воды, радиационный фон, климат);
- сложность расчетов параметров полета (время нахождения в пути, выход на нужную орбиту, посадка).
Даже существующие сегодня пока только на бумаге космические корабли на термоядерных реакторах будут лететь к ближайшей экзопланете минимум 10 лет, и за это время пыль и астероиды из межзвездного пространства нанесут им повреждения. Препятствиями в этом случае станут также разрушительные нагрузки на человеческий организм во время ускорения или торможения, риск облучения космической радиацией и психологические проблемы у экипажа, связанные со столь длительным пребыванием в закрытом пространстве.
Источник
5 наиболее землеподобных планет
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?
Многие из утверждений ученых об обитаемости экзопланет сильно преувеличены. Например, недавно была обнаружена экзопланета GJ1132b. Команда, совершившая открытие, поспешила поделиться с миром информацией о том, что «вероятно, это открытие может стать самым важным в истории поиска планет вне Солнечной системы». Однако, невзирая на максимально близкое к Земле среди других обнаруженных экзопланет расположение, «второй Землей» эту планету назвать нельзя хотя бы потому, что температура на ее поверхности выше земной как минимум на несколько сотен градусов по Цельсию.
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.
Kepler 438b
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.
Gliese 667Cc
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.
Kepler 62e и 62f
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
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.
Источник