Но даже этим количеством обольщаться не стоит — вполне может оказаться, что хотя эти планеты входят в «зону обитаемости», реальные условия на них, как на нашей Венере, могут сильно отличаться от оценочных, и исключать на них жизнь подобную нашей. Причина этого — невозможность прямого наблюдения планет находящихся в «зоне обитаемости», что означает отсутствие достоверных данных о важнейших параметрах — альбедо планеты, и составе её атмосферы. А без этих параметров оценки температуры на поверхности экзопланеты, очень грубы.
Но начнем с вопроса, почему температура на поверхности так важна? Для зарождения и существования жизни подобной земной, требуется присутствие жидкой воды. Поэтому планеты, на которых может существовать жизнь должны входить в так называемую «зону обитаемости», или по-другому «зона Златовласки» — это диапазон орбит, в которых температура на поверхности планеты должна колебаться в диапазоне 0-100 градусов Цельсия. Понятно, что для малых звёзд эта зона ближе к звезде, а для крупных — дальше:
Сравнение обитаемых зон Солнца (жёлтый карлик) и Глизе 581 (красный карлик)
Естественно, жизнь может зарождаться и у звёзд других классов, но их ожидает не завидная судьба — уже для звездного класса A продолжительность жизни звезды будет составлять менее 500 млн лет, и о какой-то эволюции и развитии жизни до сложных форм говорить не приходится.
Самый малый класс звёзд M (коричневые карлики), хотя и имеет продолжительность жизни в десятки млрд лет, считается плохими кандидатами по причине того, что планета должна быть слишком близко к звезде, чтобы получать достаточно энергии. Это может приводить к тому, что приливные силы заставляют вращаться планету, всё время повернутой одной стороной к звезде (как наша Луна повернута одной стороной к Земле), это означает вечный день на одной сторое, и вечную ночь на другой. Так же такой планете потребуется очень плотная атмосфера, чтобы защитить жизнь на своей поверхности от радиации звезды. Вероятность одновременного существования обоих из этих условий считается весьма низким.
Классы звёзд — планеты пригодные для жизни ищут в основном у звёзд классов K (красные карлики) и G (как наше Солнце)
И так, с тем где и что искать мы определились, теперь осталось определить — на сколько сложно найти то, что нам нужно. Без точных данных по альбедо, и по составу атмосферы планеты (есть ли она вообще, есть ли парниковый эффект — и каково его действие на планету), мы не сможем точно определить температуру на её поверхности. Так что нам надо увидеть планету своими приборами.
Первую экзопланету удалось запечатлеть наземным 8-метровым телескопом обсерватории Джемини 14 сентября 2008 — это 1RXS J160929.1-210524 b. Это не было планетой в нашем представлении — её масса превышает Юпитер в 8 раз (Землю — и вовсе в 2500 раз), а температура на поверхности составляет 1400 градусов Цельсия. В данном случае к планетам относят все объекты, которые не способны поддерживать термоядерные реакции внутри своего ядра (это как минимум 12,5 масс Юпитера).
Звезда 1RXS J160929.1-210524 и планета на её орбите. В отличие от всех предыдущих эффектных фотографий планет возле нейтронных звёзд и двойных или тройных звёздных систем подписанных как «внешний вид экзопланеты в представлении художника», эта неказистая свиду фотография — огромный шаг в области исследования экзопланет.
Эта звезда находится на расстоянии 470 световых лет от нас и имеет массу чуть меньше массы Солнца. Расстояние между звездой и планетой — примерно 330 а.е. Это конечно же не было пределом измерения для данного телескопа, просто увидеть такую, ещё не остывшую после образования планету и саму излучающую множество света было найти проще всего.
Следующий шаг был сделан уже 13 января 2010 года — с помощью телескопа Very Large Telescope был получен спектр излучения экзопланеты HR 8799 c. Планета находится в 38 а.е. от своей звезды, и в 130 световых годах от нас. Температура поверхности — около 800 градусов Цельсия. По результатам спектрометрии в атмосфере был обнаружен метан, и ещё два вещества: аммиак/ацетилен и углекислый газ/синильная кислота в зависимости от трактовки результатов.
Темно синяя линия — спектр излучения планеты HR 8799 c, светло-синяя область — диапазон возможных погрешностей (она связана с тем, что спектр планеты приходится «вычленять» из спектра более яркой звезды)
Как можно заметить, эти планеты — разогреты практически «до красна», и это не случайно. Адаптивная оптика и развитие электроники позволило добиться больших успехов на наземных телескопах — влияние возмущений атмосферы удалось практически убрать, осталось лишь небольшое «замыливание» картинки.
Фотография работающего телескопа обсерватории Кека, хорошо виден лазерный луч работающей системы адаптивной оптики, размытые звёзды на фото — следствие большой выдержки фото, которая была нужна для того, чтобы запечатлеть луч лазера.
А вот 2,4 метровый старичок «Хаббл», которому в этом году исполнилось 25 лет — уже не может составить конкуренции наземным гигантам, достигающим 10,5 метра. А как известно — наша атмосфера практически не пропускает инфракрасные лучи, и даже на такой высокогорной обсерватории, как обсерватория Кека на Гавайях (4145 м), позволяет использовать максимум — видимый свет и ближнюю часть инфракрасного. Так что получить прямые фотографии планет, имеющих температуру около 300 K (как у нашей) они не в состоянии — большая часть их излучения приходится на дальнюю инфракрасную область, а видимая часть — это какие-то крохи.
Будущий космический телескоп «Джеймс Уэбб» будет иметь в 2,7 раза большее зеркало, чем у «Хаббла» — а значит во столько же раз расширится область, в которой он может видеть экзопланеты. Он получит возможность видеть такие же слабые объекты, как и наземные телескопы, а главное — «разглядеть» планеты, которые излучают в инфракрасном диапазоне. Это даст огромный шаг в поиске экзопланет, пригодных для жизни. Возможность получения спектра излучения таких планет даст нам возможность перейти от «оценок» температур, к их точному измерению. А это — главный фактор, по которому проводится поиск пригодных для жизни планет.
Крупнейшие существующие и проектируемые телескопы с указанием дат ввода их в строй. Телескопы впервые сфотографировавшие экзопланету (Gemini North и South) — находятся в центре друг над другом (голубой и зелёный цвет). Телескопы сделавшие первый спектральный анализ (Very Large Telescope) — ниже. Будущие телескопы: космический «Джеймс Уэбб» снизу слева, наземные — справа снизу-вверх: Гигантский Магелланов телескоп, Европейский чрезвычайно большой телескоп, Тридцатиметровый телескоп. И человек для масштаба справа внизу.
phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog Каталог экзопланет, пригодных для жизни
www.gemini.edu/sunstarplanet Первая фотография экзопланеты
Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c. M. Janson, C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner, D. Lafreniere Статья о первом спектральном анализе экзопланеты
Комментарии (12)
sHaggY_caT
04.10.2015 23:39+3Самый малый класс звёзд M (коричневые карлики), хотя и имеет продолжительность жизни в десятки млрд лет, считается плохими кандидатами по причине того, что планета должна быть слишком близко к звезде, чтобы получать достаточно энергии. Это может приводить к тому, что приливные силы заставляют вращаться планету, всё время повернутой одной стороной к звезде (как наша Луна повернута одной стороной к Земле), это означает вечный день на одной сторое, и вечную ночь на другой. Так же такой планете потребуется очень плотная атмосфера, чтобы защитить жизнь на своей поверхности от радиации звезды. Вероятность одновременного существования обоих из этих условий считается весьма низким.
Обычно всё же коричневые карлики не относят к звёздам, а относят к… коричневым карликам — не звёздам и не планетам — в части коричневых карликов могут идти термоядерные реакции, но непродолжительные темоядерные реакции изотопов водорода. Изотопы водорода всё же «зажечь» гораздо проще, чем обычный водород. Человечество даже не планирует в обозримом будущем строительство реакторов на чистом водороде, либо строящийся ITER на дейтерии, либо, как проект для далекого будущего, с сомнительной необходимостью и осуществимостью, реактор на Гелии-3
И жизнь у коричневых карликов, да, действительно довольно экзотический сценарий, хотя бы из-за того, что коричневый карлик всё время должен терять интенсивность своего излучения (например, в начале в нём горят изотопы, не водород, потом они быстро заканчиваются, и дальше коричневый карлик всё время остывает).
Несомненно, экзоземля в зоне златовласки у коричневого карлика будет обращена к коричневому карлику одной стороной.
Но обычно к спектральному классу М относят не коричневые карлики (хотя и такие коричневые карлики возможны, чаще они должны быть спектральных классов T, Y), а действительно самые маломассивные звёзды, не коричневые карлики — карлики, но красные.
И у красных карликов экзоземля в прохладной зоне (зоне златовласки) тоже скорее всего будет обращена одной стороной к звезде :(
А это очень грустно для перспектив обнаружения жизни, так как красных карликов класса М гораздо больше, чем других, более крупных звезд главной последовательности, К и G (наше солнце), и тем более F!
Чем же это грустно? А тем, что в истории земли был, вероятно, период Snowball Earth: en.wikipedia.org/wiki/Snowball_Earth
Даже сейчас температура в Антарктиде иногда почти приближается к температуре вымораживания углекислого газа из атмосферы. При великих же оледенениях на полярных шапках вполне может время от времени выпадать (небольшая) часть атмосферы! Хотя бы, например, во время полярной ночи!
А теперь представьте такое же оледенение и на планете, которая всегда смотрит на звезду одной своей стороной — она рискует потерять всю атмосферу в виде льда…
voyager-1
05.10.2015 01:18+1В целом согласен, и это может оказаться основным типом эволюции экзопланет.
Но у них есть несколько способов сохранить свою атмосферу:
У экзопланет красных карликов всё же выше вероятность не «провалиться» в скорости вращения до состояния, когда она всё время повернута одной стороной к звезде, а остановиться на периоде вращения когда условный «день» и «год» на планете имеют какое-то чёткое соотношение (как у нашего Меркурия, например — соотношение 2/3). Ещё большая удалённость от звезды, по сравнению с коричневыми карликами, позволяет иметь хоть и не большую, но свою область гравитационного влияния — а захватив даже относительно небольшой спутник, планета получает определённую защиту от действия приливных сил. Это позволяет надеяться на то, что определённая часть экзопланет в зоне обитаемости у красных карликов имеет смену дня и ночи.
Есть ещё исследование, которое позволяет надеяться на существенный перенос тепла атмосферой с вечно освещённой стороны, на сторону находящуюся в состоянии вечной ночи. Это также позволяет надеяться, что часть из экзопланет, повёрнутых одной стороной к своей звезде сохранит свою атмосферу. Правда скорость ветров может оказаться просто огромной — но по земным видам мы видим насколько они могут приспосабливаться к окружающим условиям.
AndrewN
05.10.2015 09:34Отношусь к тем скептикам, которые считают, что кроме Земли жизни во Вселенной больше не существует.
Ну максимум — где-то существуют простейшие одноклеточные организмы, но от нас они далеки во времени и/или пространстве и мы их никогда не обнаружим.
KvanTTT
05.10.2015 11:00Скорее всего если существуют одноклеточные организмы где-нибудь, то там же существуют и многоклеточные.
sHaggY_caT
05.10.2015 12:06+1Многоклеточность возникала несколько раз независимо в ходе эволюции, но… У эукариотов. Так что пока, ИМХО, сложно трактовать шансы :)
voyager-1
05.10.2015 12:45+1Я тоже не очень верил, до открытия первых экзопланет — уж очень маленькой вероятностью считалось существование планет у других звёзд.
Только представьте: большинство открытых нами экзопланет — в радиусе 1000 св. лет, а это всего лишь 0,01% от площади нашей галактики, и при том, что в этой области открыты ещё далеко не все планеты, счёт их идет уже на две тысячи (ещё две тысячи — ждут подтверждения). А ведь галактик во вселенной — более 100 млрд. Это если даже так грубо считать, не делая скидок на проблемы с обнаружением планет с малой массой (а масса Земли в данном случае — считается очень маленькой) — квадриллион планет, из которых 1,5% находится в зоне обитаемости.
По моему у жизни просто нет шансов НЕ существовать в других местах).sHaggY_caT
05.10.2015 12:55А что Вы думаете про парадокс Ферми?
voyager-1
05.10.2015 13:56+2Ну другой жизни может «повезти меньше» с условиями — планета с гравитацией в 5g и больше практически исключает возможность развития живых существ, подобных нашему, а таких планет может быть много в общей массе. У мелких насекомых имеются зачатки интеллекта, но вот развить его увы, без увеличения размеров мозга (а значит и тела) они не смогут. Да даже гравитация в 2g могла бы «запечатать» нас на планете — наши современные технологии не позволили бы нам в таких условиях выйти в космос. Другая проблема — планеты-океаны, где так же развитие может ограничиться условно дельфинами — у них просто не будет возможности создать какие-то даже простейшие инструменты.
Ну и вполне может быть ситуация, когда у звезды есть только одна крупная планета, в зоне обитаемости, а вся остальная масса — мелкие астероиды. Без небесных тел в своей системе, к которым можно слетать, у них может не развиться космонавтика, а без планет, которые имеют аномалию в движении — когда они как-бы делают «петлю», они могли и не открыть движение своей планеты возле звезды — а значит продолжали бы считать себя «центром вселенной», что сильно замедлило бы развитие науки.
И конечно нельзя исключать «политику не вмешательства», когда развитие цивилизации ищут жизнь, но не вступают с ней в контакт, по разным причинам. А космос создаёт суровые условия, и развитым цивилизациям просто придётся экономить свои ресурсы — а значит средства связи будут предельно направленными, и как можно более слабыми, промышленность будет излучать как можно меньше тепла/света, а уж космические корабли тем более будут излучать по минимуму, и заметить их даже вблизи — будет большой проблемой.
Exilibris
06.10.2015 17:25Вполне вероятно, что органическая форма жизни лишь этап на пути эволюции с точки зрения формирования и развития сознания/интеллекта.
Suvitruf
«Естественно, жизнь может зарождаться и у звёзд других классов, но их ожидает не завидная судьба — уже для звездного класса A продолжительность жизни звезды будет составлять менее 500 млн лет, и о какой-то эволюции и развитии жизни до сложных форм говорить не приходится.»
Только потому что на Земле такой продолжительный период времени шла эволюция?
JaLoveAst1k
Ну, жизнь ищут именно по подобию. Если не брать в расчет то, как процесс протекал на Земле — жизнь может быть где угодно в какой угодно невообразимой форме.
voyager-1
Да, в основном учёными в качестве основы жизни рассматриваются только органические соединения (на основе углерода) — это связано с тем, что органических соединений найдено в несколько раз больше, чем всех остальных вместе взятых. Хотя например Карл Саган даже придумал термин — «углеродный шовинизм», высмеивающий такую позицию большинства учёных).
А вот у фантастов тема внеземной жизни на основе других химических элементов намного более популярна. Например в «Сердце Змеи» Ефремова рассматривалась жизнь, у которой вместо углерода был фтор, а вместо воды — фтороводород. У него другой диапазон жидкого состояния: от -83 и до 20 градусов.