Ближайшая планета с водой

Новые земли: 5 потенциально обитаемых планет

Наталия Киеня

Пригодные для жизни планеты в космосе — большая редкость: немногие небесные тела могут одновременно похвастаться наличием железного ядра, коры, атмосферы и воды в жидком виде. Однако несколько потенциально обитаемых миров ученые уже открыли. «Теории и практики» составили список планет, где наиболее вероятно встретить формы жизни, похожие на земные.

Кеплер 62e: водный мир

Сегодня Кеплер 62e — одна из самых «жизнепригодных» планет из всех, что нам известны. Индекс подобия Земле у нее чрезвычайно высок — 0,83 из 1.00. Однако не это волнует астрономов больше всего. Кеплер 62e, возможно, является первым водным миром, который нам удалось открыть.

Из-за близости к звезде и большого размера планеты она может быть целиком покрыта океаном с каменистым дном: от полюса до полюса, в обоих полушариях. Размеры этого безбрежного водного пространства мы пока неспособны даже представить. Тихий океан был бы в нем лишь небольшим регионом — а ведь его площадь больше площади всей земной суши вместе взятой.

При этом водный мир Кеплер 62e даже днем погружен в полумрак. Звезда в созвездии Лиры, вокруг которой обращается планета, светит в пять раз слабее Солнца. Год здесь составляет 122 земных дня. Кеплер 62е в полтора раза старше Земли, так что если здесь есть жизнь, у нее было много времени на развитие. С нашей планетой гипотетический водный мир разделяют 1200 световых лет. Иными словами, сегодня мы видим свет, отражаемый Кеплер 62е, таким, каким он был в 812 году по земному летоисчислению, когда на территории современной России основали Великий Новгород, а викинги заселяли Фарерские острова.

Глизе 581g (Зармина): красный сумрак

Глизе 581g — еще один кандидат на звание «сестры» Земли. Неофициально эта планета носит название Зармина — по имени супруги ученого, открывшего ее в 2010 году.

Зармина вращается вокруг красного карлика Глизе 581 в созвездии Весов, на расстоянии 20 световых лет от Земли. Индекс подобия нашей планете для нее составляет 0,82 — то есть здесь возможно существование разумной жизни в том виде, в котором ее понимаем мы. Предполагается, что на Зармине есть скалы, вода в жидком виде и атмосфера, однако с точки зрения землян даже в этом случае жизнь тут должна быть непростой.

Из-за близости к звезде Зармина, скорее всего, оборачивается вокруг своей оси за то же время, за которое проходит полный круг по орбите (кстати, то же самое происходит с Луной). В результате Глизе 581g все время повернута к своему светилу одним боком. На одной ее стороне постоянно царит ледяная ночь с температурой до -34 °С. Другая половина окутана красным полумраком, поскольку светимость звезды Глизе 581 составляет всего 1% от светимости Солнца. Тем не менее на дневной стороне планеты может быть очень жарко: до 71 °С, как в горячих источниках на Камчатке. Из-за разницы температур в атмосфере Зармины, скорее всего, постоянно бушуют ураганы.

Год на Зармине в 10 раз короче земного и составляет всего 36,6 земных суток. При этом планета заметно больше Земли, и гравитация на ней сильнее привычной нам в 1,1–1,7 раз. Человек с массой тела 70 кг на этой планете будет весить от 77 до 119 кг. Если на Глизе 581g есть жизнь, ее представители должны быть меньше и легче земных существ.

Тем не менее один ученый уже заявил, что на Зармине могут жить разумные существа. В 2008 году, когда она еще не была открыта, австралийский астроном Рагбир Бхатал видел в районе планеты вспышки, напоминавшие свет лазера. Другие специалисты ничего подобного, впрочем, не замечали.

Глизе 667Сс: два солнца

Глизе 667Сс вращается вокруг другого красного карлика — Глизе 667С в созвездии Скорпиона. От Солнца ее отделяет расстояние в 22,8 световых лет. Индекс подобия Земле у этой планеты также составляет 0,82.

Светило, вокруг которого вращается планета, принадлежит к тройной системе звезд, и планету также освещают его «сестры» — оранжевый карликb Глизе 667А и Глизе 667B. По расчетам ученых, Глизе 667Сс достается около 90% энергии, которую Земля получает от Солнца. При этом средняя температура на поверхности планеты, вероятно, лишь на 3 градуса ниже средней температуры на Земле и составляет 9°С. Ученые предполагают, что в этом случае на Глизе 667Сс могут существовать примитивные формы жизни.

Впрочем, не исключен и более печальный вариант: возможно, из-за близости к тройному светилу магнитное поле планеты здорово пострадало, и звездный ветер давно сорвал с нее воду и летучие газы, как кожуру. Кроме того, существует гипотеза о том, что жизнь в системах двойных и тройных звезд не может зародиться в принципе из-за нестабильности условий.

С точки зрения землян основную проблему планеты, вероятно, составляют ее размеры: масса Глизе 667Сс превышает земную в 4,5 раз. Гравитация здесь еще сильнее, чем на Зармине, а год еще короче: всего 28 земных дней. Кроме того, как и Зармина, эта планета постоянно повернута к своей звезде одной стороной. В красноватых небесах над этим миром светят одновременно три солнца.

Тау Кита е: горячие бури

Тау Кита — одна из самых близких к Земле звезд с потенциально обитаемой планетой на орбите. В фантастической литературе именно ее система часто описывается как наиболее пригодная для жизни. Она расположена от нас на расстоянии всего 12 световых лет. Индекс подобия Земле у ее планеты Тау Кита е равен 0,77.

Звезда Тау Кита похожа на Солнце, однако планета находится к ней ближе, чем Земля к своему светилу. Из-за этого жизнью здесь, вероятно, управляет мощнейший парниковый эффект. Бурная плотная атмосфера, похожая на облачный покров Венеры, плохо пропускает свет, но отлично прогревается. Средняя температура на поверхности Тау Кита е составляет около 70 °C. При таких условиях в горячей воде и на берегах водоемов обитают, вероятно, лишь термофильные бактерии. Год в этом мире равен 168 дням, а гравитация должна заметно превышать земную — ведь масса планеты составляет 4,3 массы Земли.

Kepler 22b: трудности гравитации

Планета Кеплер 22b находится на расстоянии 620 световых лет от Земли, возле звезды Kepler 22, между созвездиями Лебедя и Лиры. Это светило меньше и холоднее Солнца, однако планета расположена к нему ближе, чем Земля к своей звезде, так что средняя температура здесь может быть вполне приемлемой: 22 °С. Год здесь больше всего напоминает земной: 290 суток. Вот почему индекс подобия Земле у планеты весьма высок: 0,75.

Мы пока не знаем, сколько весит Кеплер 22b, но если эта планета и впрямь напоминает нашу, то местная гравитация представляет для землян проблему. Она в 2,4 раза больше привычной нам величины. Это значит, что скафандр массой 90 кг тут будет весить 216 кг и человек не сможет в нем передвигаться.

Впрочем, часть ученых считает, что Кеплер 22b похожа не на Землю, а на оттаявший Нептун. Для планеты земного типа она все-таки слишком большая. Если такие предположения верны, Кеплер 22b представляет собой один сплошной «океан» с маленьким твердым ядром посередине: гигантское безбрежное водное пространство под толстым слоем атмосферных газов. Жизнепригодности планеты это, впрочем, не отменяет: по словам специалистов, существование форм жизни в планетарном океане «не за гранью возможного».

Источник

Планета-океан: что обнаружили астрономы недалеко от Солнца

Мудрецы и слон

Команда астрономов из 19 научных центров отчиталась в журнале Astronomy & Astrophysics об исследовании удивительной планетной системы. Звезда L 98-59, она же TOI-175, находится всего в 35 световых годах от Солнца. Учитывая размеры Галактики, это буквально «за углом». В 2019 году орбитальный телескоп TESS, о котором мы подробно рассказывали, обнаружил у звезды три планеты. В соответствии с традицией, их обозначили L 98-59 b, L 98-59 c и L 98-59 d (планеты «нумеруются» буквами в хронологическом порядке их открытия).

Три планеты у одной звезды — богатый улов. Из более чем 3500 известных планетных систем, лишь примерно в каждой пятой астрономы насчитали два и более мира. Скорее всего, мультипланетные системы не редкость сами по себе. Но нам все еще сложно обнаруживать планеты, находящиеся далеко от родительской звезды. Так что обычно дело ограничивается открытием ближайшего к своему солнцу мира, а его более далекие соседи остаются за кадром. Лишь изредка экзопланеты так тесно толпятся вокруг звезды, что мы можем зафиксировать несколько штук. Именно так получилось в системе L 98-59. Там словно воплотилась пословица: «в тесноте, да не в обиде». Планеты b, с и d располагаются в 46, 33 и 21 раз ближе к своему солнцу, чем Земля — к своему. Год на них длится два, четыре и семь земных дней, соответственно.

И это большая удача для ученых, стремящихся открыть законы, по которым зарождаются и живут планетные системы. Ведь составить представление о системе в целом по одной планете так же трудно, как о слоне из известной притчи — по хоботу. Неудивительно, что астрономы обратили самое пристальное внимание на систему L 98-59, где слон присутствует в более полном составе.

Взвесить и обмерить

TESS использует для открытия экзопланет метод транзитов. Его суть проста: когда планета проходит между звездой и наблюдателем (это прохождение и называется транзитом), она затмевает собой часть света. Этот эффект повторяется при каждом обороте экзопланеты вокруг родительского светила. Такие периодически падения яркости и сигнализируют, что у звезды есть планета. Точно измерив процент затмеваемого света, астрономы могут определить и диаметр экзопланеты.

Этот метод открытия далеких миров необычайно продуктивен: более 70% из примерно 4800 известных планет были обнаружены именно так. Но у него есть свои ограничения. Например, орбита экзопланеты может попросту не пересекать линию «звезда — наблюдатель». Такие миры не совершают транзитов (потому и называются нетранзитными), то есть остаются невидимыми для этого метода.

Радиусы экзопланет L 98-59 b, c и d, по данным TESS, составляют от 0,8 до 1,6 земного. Это очень интригующие цифры. Планета размером с нашу едва ли окажется ледяной или газовой. Скорее всего, по своему химическому составу она будет сходна с Землей, а землеподобные миры по понятным причинам интересуют человечество больше любых других.

Однако чтобы уверенно судить о составе и строении планеты, нужно знать ее плотность. Плотность можно получить, разделив массу на объем, но вот массу невозможно измерить методом транзитов.

К счастью, все-таки существует способ «бросить» планету «на весы». Это другой классический подход — метод лучевых скоростей (с его помощью обнаружено примерно 20% известных экзопланет). Суть его в том, что притяжение планеты действует на родительскую звезду. Светило как бы пританцовывает на месте, чуть-чуть сдвигаясь навстречу собственному спутнику. Точные приборы улавливают в спектре звезды след этого движения. Метод лучевых скоростей позволяет определить массу планеты и выловить нетранзитные миры.

Разные научные группы дважды исследовали систему L 98-59 методом лучевых скоростей. В этих наблюдениях исследователи оценили массу двух из трех ее известных планет — L 98-59 c и L 98-59 d. Чтобы «взвесить» L 98-59 b, самую легкую из этой троицы, не хватало точности измерений. К тому же тогда астрономы не обнаружили в системе никаких новых экзопланет.

Авторы же новой работы использовали блистательный дуэт из самого большого в мире оптического телескопа VLT и сверхточного спектрографа ESPRESSO. Это позволило уточнить массы (а значит, плотность и состав) L 98-59 c и L 98-59 d, и результаты получились весьма интересными. Кроме того, ученые впервые «взвесили» миниатюрную L 98-59 b, установив тем самым рекорд точности. Наконец, они открыли в системе одну (а возможно, и две) новые планеты.

Планета-океан и другие сюрпризы

Так долго ускользавшая от ученых масса экзопланеты L 98-59 b оказалась равна 0,4 ± 0,15 масс Земли. Другими словами, эта планета примерно вдвое легче Венеры. Человечеству известна лишь горстка еще менее массивных миров, и их масса определялась экзотическими способами, которые редко удается применить. «Взвешивание» L 98-59 b установило рекорд точности для метода лучевых скоростей — самого распространенного и проверенного способа измерения массы планет. То, что стандартная «рабочая лошадка» специалистов по экзопланетам достигла такого совершенства — веха в истории этой науки. Ведь еще несколько лет назад казалось почти невозможным «взвесить» и планету земной массы.

Определив массу миров системы L 98-59 и зная их размер, астрономы рассчитали их плотность. Планеты L 98-59 b и L 98-59 c имеют плотность 2,1–5 г/см 3 и 3,7–5,3 г/см 3 , соответственно. Для сравнения: плотность Земли — 5,5 г/см 3 . Она столь велика, потому что земной шар имеет огромное железное ядро, составляющее около 30% его массы. Авторы полагают, что L 98-59 b и c — это землеподобные миры с небольшими (12–14% массы) железными ядрами. Другими словами, эти планеты очень похожи на нашу.

Совсем другое дело — L 98-59 d. Этот мир впору было бы назвать не планетой Земля, а планетой Вода. Судя по плотности 2,4–3,7 г/см 3 , вода составляет до 30% массы этого небесного тела. Для сравнения: доля воды в массе нашей планеты — всего 0,02%. Конечно, ученые не могут поручиться, что легкое вещество в составе экзопланеты — именно вода. Но это наиболее вероятный сценарий, учитывая, что H₂O — одно из самых распространённых химических соединений во Вселенной. Подобные миры-океаны, по всей видимости, не редкость в космосе.

Кроме того, авторы заявили об открытии в системе четвертой планеты — L 98-59 e. Она нетранзитная, поэтому TESS не мог ее заметить. Масса этой экзопланеты составляет 2,7–3,4 земной, а оборот вокруг звезды она делает примерно за 13 земных суток.

Ни на одной из четырех названных планет почти наверняка невозможна жизнь. Там просто слишком жарко. Правда, звезда L 98-59 — красный карлик, маленький и холодный по сравнению с Солнцем. Но даже с учетом этого первые четыре экзопланеты расположены чересчур близко к светилу. Однако авторы обнаружили в данных намек на существование пятой (и тоже нетранзитной) планеты с массой 1,6–3,1 земной. Правда, исследователи не слишком уверены в ее реальности. Но если пятый мир существует, он может быть обитаемым. По меркам Солнечной системы эта планета тоже необычайно близка к светилу: год там длится всего 23 земных дня. Но это и есть оптимальное расстояние до красного карлика: не слишком жарко и не слишком холодно для существования жидкой воды. Как говорят специалисты, планета располагается в зоне обитаемости своей звезды.

Отметим, что в зонах обитаемости разных звезд уже не раз находили землеподобные планеты. Но все же такие открытия редки и по понятным причинам волнительны.

Конечно, с уверенностью говорить о наличии в системе четвертой и тем более пятой планеты можно будет только после того, как их реальность подтвердят наблюдения на других инструментах. Вряд ли прямо сейчас какой-то из них может потягаться со связкой крупнейшего телескопа с лучшим спектрографом, но эпохи в астрономии сменяются быстро. Уже в октябре 2021 года должен быть запущен крупнейший инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб». И, кстати, звезда L 98-59 попадает в зону неба, которую «Уэбб» будет наблюдать 200 дней в году. А в 2027-м планируется ввести в строй наземный оптический телескоп ELT, который будет в два с половиной раза больше нынешнего рекордсмена VLT. С помощью этих инструментов можно будет тщательно изучить планеты системы L 98-59. Возможно, удастся даже определить, есть ли у них атмосферы и из каких газов они состоят.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Источник