Читать книгу "Вселенная на ладони - Колин Стюарт"

Будучи скалистыми, но с массами, в несколько раз превышающими массу нашей планеты, эти суперземли обладают более мощной гравитацией. Сейчас ведется много споров относительно того, является ли это положительным моментом или же препятствием для жизни.

Все планеты были бы значительно более плоскими, если бы на них не могли образоваться горы, такие же высокие, как на Земле. Поверхность Земли приблизительно на 70 % состоит из воды и на 30 % из суши, но суперземли, вероятно, являются поистине водным миром, с крошечными участками суши, выступающими над поверхностью воды. Самые большие суперземли, должно быть, полностью погрузились под воду. Более массивные планеты имели бы более горячие и более крупные ядра с более сильными магнитными полями, обеспечивающими лучшую защиту от вредоносной солнечной активности и космических лучей.

Более мощная гравитация предполагает и способность удерживать более плотное газовое скопление и, следовательно, более широкий слой атмосферы. Это действительно удача для астрономов, так как более значительную атмосферу легче оценить и охарактеризовать.

Характеристика атмосферы

В данный момент вы вдыхаете атмосферный воздух, который на 21 % состоит из кислорода. Даже просто сидя и ничего не делая, вы потребляете 550 литров этого вещества каждый день. За всю вашу жизнь это составляет более 16 миллионов литров, или 22 тонны кислорода.

Проблема в том, что кислорода здесь вообще не должно быть. Это очень реактивный газ, быстро вступающий в реакцию с другими элементами в атмосфере с образованием новых химических соединений. Тем не менее, он имеется на нашей планете в избытке, позволяя вам – и всем остальным – вдыхать его. На нашей планете, помимо нас с вами, существуют и другие формы жизни, которым мы и должны быть благодарны за это. Растения, деревья и микробы, обитающие в океанах, продуцируют кислород посредством фотосинтеза, возмещая то, что уже утрачено.

Все это делает кислород биологическим индикатором, или индикатором жизни, – его наличие в изобилии может указывать на существование жизни на планете. Астрономы с особым рвением ведут поиски таких газов – биологических индикаторов – в атмосферах некоторых экзопланет, размером подобных Земле, обнаруженных ими в обитаемых областях звезд. Однако это далеко не простая задача.

Хорошая новость в том, что этот процесс уже проверен на более крупных экзопланетах, в частности на горячих Юпитерах, чьи атмосферы неимоверно раздулись из-за испытанных ими экстремально высоких температур. В 2017 году астрономам даже удалось измерить атмосферу суперземли GJ 1132b – планеты только на 40 % большей по размеру, чем наша. Телескопы, способные изучать атмосферы планет, размером похожих на Землю, в настоящее время разрабатываются и вскоре начнут активно использоваться.

Они будут основаны на том же методе, который применяют астрономы для выяснения того, из чего состоят звезды, – спектроскопии.

В момент перехода экзопланеты перед ее материнской звездой некоторое количество света проходит сквозь ее атмосферу и продолжает свое путешествие до наших телескопов. Но некоторые цвета не выходят из атмосферы, так как атмосферные химические соединения поглощают определенные спектры света, соответствующие некоторым длинам волн. Итоговый спектр света, дошедшего до нас, будет содержать черные абсорбционные линии, позволяя нам выяснить, из чего состоит атмосфера. Наряду с кислородом, мы ищем признаки воды и других потенциальных биологических индикаторов – таких газов, как метан.

Экзоспутники

До настоящего момента мы обращали почти все наше внимание на экзопланеты. И это совершенно закономерно – по логике, таким и должен был быть первый шаг, поскольку единственная жизнь, которую мы знаем, зародилась именно на планете. Тем не менее авторы научной фантастики уже давно рассматривали возможность жизни на спутнике, вращающемся вокруг какой-нибудь планеты. В «Аватаре» действие происходит на Пандоре – покрытом буйной растительностью каменистом спутнике, вращающемся вокруг газовой планеты Полифем. В «Звездных войнах» Эндор – это лесистый спутник, место обитания эвоков. В «Докторе кто» Доктор рассматривает возможность обосноваться на пенсии на Затерянном спутнике Пуш, известном всему миру своими плавательными бассейнами.

У звезды, вокруг которой нет каменистых планет, чьи орбиты находились бы в пределах обитаемой зоны, все же могут быть объекты, способные поддерживать жизнь. Если Юпитер затащить в обитаемую зону в Солнечной системе, то условия на некоторых спутниках этой планеты могли бы быть вполне подходящими для жизни. Но если обнаружение экзопланет – настоящий вызов нашим возможностям, то определение местоположения экзоспутников действительно упирается в границы того, чего мы в настоящее время способны достичь.

Это не остановило команду под руководством Дэвида Киппинга из Колумбийского университета в Нью-Йорке, и они продолжили поиски.

Гравитационное притяжение спутников периодически ускоряет и замедляет планету, вращающуюся по орбите вокруг ее звезды. Это привело бы к тому, что транзиты случались бы на пять минут раньше или позже, чем ожидались. Обнаружение таких ориентиров требует невероятно точной работы и находится в пределах того, что космический телескоп Кеплер может достичь. Вашему настольному компьютеру потребовалось бы пятьдесят лет, чтобы пробраться через все хитросплетения сложнейших вычислений, необходимых для проверки всего одной планеты.

Тем не менее летом 2017 года астрономическое сообщество было в высшей степени взволновано слухами об обнаружении потенциального экзоспутника в системе Кеплер-162b. Похоже, в этой системе может существовать спутник размером с планету Нептун в конфигурации с экзопланетой размером с Юпитер. На момент написания этой книги Киппинг и его команда подали заявку на время для работы с космическим телескопом «Хаббл», чтобы взглянуть на это поближе в надежде подтвердить то, что может стать поистине историческим открытием.

Глава 5

Галактики

Млечный путь

Название и внешний облик

В легендах коренных жителей Америки, индейцев чероки, его называют дорогой, по которой убегала собака; тропой, усеянной зернами кукурузы, которые обронил своровавший их пес. В восточной Азии это серебристая река на небесах. Маори Новой Зеландии видят в нем облик гигантского каноэ. В греко-римской мифологии это грудное молоко Геры, разбрызганное по всему небу младенцем Гераклом (Геркулесом), сосущим материнскую грудь.

Именно на основе последней легенды получила свое современное научное название эта ярко светящаяся пылеобразная дуга, протянувшаяся по всему ночному небу от одного конца до другого: Млечный Путь. В этом поясе света, приблизительно охватывающем 30 градусов по ширине, доминируют звездные скопления и темные полосы пылевой материи. Но все же многие из нас никогда не видели его. Восемьдесят процентов населения Северной Америки живут в регионах, где его заслоняет световое загрязнение. Примерно треть мирового населения находится в таком же положении.