Читать книгу "Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли - Элизабет Таскер"

Эта планета была обнаружена с помощью метода лучевых скоростей. Минимальная оценка ее массы — 1,3 массы Земли. Не имея возможности наблюдать за ее прохождением, мы не можем определить ориентацию ее орбиты или точно вычислить ее массу. Если орбита Проксимы Центавра b расположена под углом более 15% к лучу зрения наблюдателя с поверхности Земли, тогда ее масса должна быть в диапазоне значений, характерном для мини-нептунов. Но все-таки более вероятной представляется гипотеза о том, что масса нашего ближайшего соседа сопоставима с массой каменистой планеты.

Орбита планеты пролегает всего лишь в 0,05 а.е. от Проксимы Центавра, а год на ней длится 11,2 дня. В связи с этим было бы логичным предположить, что она представляет собой раскаленный мир, покрытый лавой, но Проксима Центавра — тусклая звезда даже по меркам красных карликов. Ее масса составляет лишь 10% массы Солнца, а излучение настолько слабое, что даже та область, в которой находится Проксима Центавра b, относится к зоне умеренных температур.

Разумеется, тот факт, что исходящий от звезды сейчас поток энергии так слаб, вовсе не отменяет проблемы, с которыми приходится сталкиваться планетам в системах с красными карликами, таким, например, как Кеплер-186 f. Проксима Центавра до сих пор демонстрирует высокую активность, сопровождающуюся мощнейшими вспышками, которые периодически обрушивают на обращающуюся вблизи планету излучение в сотни раз большей мощности, чем излучение Солнца, достигающее Земли. Если Проксима Центавра b не защищена мощным магнитным полем, она вполне могла лишиться своей атмосферы.

Учитывая чрезвычайно короткую орбиту планеты, она почти наверняка находится в приливном захвате. Потеря атмосферы в этом случае может иметь крайне негативные последствия: в отсутствие атмосферы, обеспечивающей перераспределение тепла, планета разделится на два полушария — одно с обжигающей жарой, соответствующее вечному дню, и второе с леденящим холодом, где царит вечная ночь.

В связи с повышенной активностью звезды может оказаться, что Проксима Центавра b — результат ошибки. Когда на поверхности звезды постоянно что-то происходит и меняется, распознать мельчайшие колебания, вызванные влиянием экзопланеты, становится еще труднее.

Несмотря на всю неоднозначность, близость Проксимы Центавра b делает эту находку одним из самых захватывающих открытий в истории изучения экзопланет. Если в будущем при наблюдении удастся изучить атмосферу этой планеты, мы сможем получить представление об условиях на поверхности планет вокруг красных карликов. Проще всего это сделать в момент прохождения планеты по диску звезды. До сих пор зафиксировать такое прохождение не удавалось, и вероятность того, что нам когда-нибудь улыбнется удача, в случае с Проксимой Центавра совсем невелика. Впрочем, астрономы продолжают тщательно следить за ней с целью выявления признаков периодического изменения яркости.

Второй вариант — прямое наблюдение за планетой. Прямое наблюдение и без того сопряжено с большими трудностями, а когда в качестве объекта выступает планета столь небольшого размера, вести его становится вдвойне сложнее. Но все-таки Проксима Центавра b — ближайший к нам кандидат в экзопланеты. С вводом в эксплуатацию новых телескопов, таких как наследник «Хаббла» космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) и Широкодиапазонный инфракрасный телескоп (WFIRST), а также наземные Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и Тридцатиметровый телескоп (TMT)[35], в наблюдениях за этой планетой начнется новый этап.

Сколько времени потребуется нам, чтобы добраться до Проксимы Центавра b, ближайшей к нам экзопланеты? Хотя 4 световых года кажутся чем-то незначительным на фоне 500 световых лет, отделяющих нас от Кеплер-186 f, в действительности один световой год соответствует умопомрачительно большому расстоянию. Самое далекое путешествие человека в космос — это полет вокруг Луны. В ходе него люди преодолели крохотное расстояние, равное 0,00000004 светового года. Если бы «Вояджер-1», который движется с максимальной для космических аппаратов скоростью и находится дальше, чем любой другой созданный людьми объект, летел в соответствующем направлении, ему все равно потребовалось бы 75 000 лет, чтобы добраться до Проксимы Центавра.

Есть и другие идеи, связанные с запуском миниатюрных высокоскоростных зондов, но на данном этапе мы еще очень далеки от их реализации. Пока при изучении ближайших звезд нам приходится довольствоваться тем, что мы можем увидеть с помощью телескопа.

Глава 14. Инопланетные пейзажи

Среди тысяч открытых миров есть всего один, на котором точно может существовать жизнь, — Земля. Поэтому поиск пригодных для жизни планет во многом свелся к поиску миров, которые походили бы на наш собственный.

Действительно, распознать такую же обитаемую среду, как на Земле, проще всего. Но это вовсе не означает, что в других условиях жизнь существовать не может. Более того, вполне может оказаться, что Земля — еще и не самое лучшее место для жизни. Каким же должен быть инопланетный ландшафт, чтобы он идеально подходил для завтрака Златовласки?

Миры, покрытые водой

Когда с помощью транзитного метода была найдена первая планета в зоне умеренных температур, появилась надежда, что ее поверхность может быть заселена жизнью. Кеплер-22 b оказалась слишком большой для планеты с твердой поверхностью и слишком маленькой для газового гиганта. Могла ли она быть промежуточным миром, поверхность которого целиком покрывает глубокий океан? Поскольку на Земле жизнь присутствует везде, где есть вода, эта гипотеза заслуживала внимания.

Первый вопрос, возникающий в связи с ней: может ли такой покрытый водой мир существовать на самом деле? Без измерения массы, на основе которой можно рассчитать среднюю плотность, любые суждения о природе Кеплер-22 b оставались ничем не подкрепленными догадками. Одного лишь размера было недостаточно, чтобы выделить новый тип планет, отличающихся как от мининептунов, так и от гигантских миров земного типа. Однако к тому времени уже были получены убедительные доказательства существования планет-океанов.

В 2009 г. на расстоянии 42 световых лет от нас в созвездии Змееносец в момент прохождения по диску красного карлика была открыта новая планета. Как показывают расчеты, даже без учета атмосферы температура ее поверхности существенно выше 100 °C, то есть она точно находится за пределами зоны умеренных температур. Однако благодаря короткой орбите с периодом обращения всего 1,6 суток влияние планеты на ее звезду проявляется достаточно сильно, чтобы можно было рассчитать ее массу путем измерения изменения лучевой скорости. В совокупности с данными, полученными при наблюдении прохождения, мы может определить ее среднюю плотность.

Речь идет о планете Глизе 1214 b. При радиусе 2,7 радиуса Земли и массе, равной 6,6 массы нашей планеты, ее плотность составляет 1,87 г/см3. Таким образом, она занимает промежуточное положение между планетами земного типа и газовыми нептунами. Согласно одной гипотезе, планета с такой плотностью должна на четверть состоять из горных пород и на три четвертых из воды, а также быть окружена водородно-гелиевой атмосферой. Для сравнения: на Земле доля воды в общей массе планеты ничтожно мала — всего лишь 0,1%. Однако из-за высоких температур огромный объем воды на Глизе 1214 b не образует жидкий океан. Этот мир окутан жидкоподобным газом сверхкритической жидкости[36].