Астрономы нашли новые намеки на обитаемость "больших сестер" земли. Первые открытые потенциально обитаемые планеты оказались ещё больше похожи на Землю

Dakeyras 29 · 02-07-2018

В «Кодексе Рио» индейцев Майя, в Библии, у Арваков, у индейцев племени Чироки и у некоторых других народов - везде описывается оружие, очень напоминающее ядерное. Вот как действует оружие Брахмы согласно «Рамаяне»: «Оно было громадно и извергало потоки пламени, взрыв от него был ярок как 10.000 Солнц. Пламя, лишённое дыма, расходилось во все стороны и предназначалось для умерщвления всего народа. У уцелевших выпадали волосы и ногти, а пища приходила в негодность». Следы термического воздействия были обнаружены не только экспедицией Рериха в пустыне Гоби, но и другими учёными-исследователями на Ближнем Востоке, в библейских городах Содоме и Гоморре, в Европе (например, в Стоунхендже), в Африке, Азии, Северной и Южной Америке. Во всех тех местах, где сейчас находятся пустыни, полупустыни и полубезжизненные пространства, 30 тысяч лет назад полыхал пожар, охвативший почти 70 миллионов квадратных километров площади континентов (70% всей суши Земли). Есть ли этому научные подтверждения? Да.
В океане углекислого газа, оказывается, в 60 раз больше, чем в атмосфере, а в речной воде его содержание такое же, как и в атмосфере. Если подсчитать всё количество углекислого газа, которое выделено было вулканами за последние 25.000 лет, то содержание его в океане увеличилось бы не более, чем на 15 % (в 0,15 раза), но никак не в 60 (т.е. 6.000%). Учёные считают, что на Земле был колоссальный пожар, и образовавшийся углекислый газ был «вымыт» в Мировой океан. Расчёты показали: чтобы получить такое количество СО2, нужно сжечь углерода в 20.000 раз больше, чем находится в нашей современной биосфере. Кроме того, если бы выделилась из такой огромной биосферы вся вода, то уровень Мирового океана поднялся бы на 70 метров, но как раз такое же количество воды находится в полярных шапках полюсов Земли. Это потрясающее совпадение не оставляет никаких сомнений, что вся эта вода раньше текла в организмах животных и растений погибшей биосферы. Получалось, что древняя биосфера по массе была действительно больше нашей в 20.000 раз.
Именно поэтому на Земле остались такие огромные древние русла рек, которые в десятки и сотни раз больше современных, а в пустыне Гоби сохранились грандиозные высохшие водные системы. Сейчас рек таких размеров уже нет. По древним берегам полноводных рек росли многоярусные леса, в которых водились мастодонты, мегатерии, глиптодонты, саблезубые тигры, огромные пещерные медведи и другие гиганты. Даже всем известная свинья (кабан) того периода имела размеры современного носорога. Расчёты показывают, что при таких размерах биосферы атмосферное давление должно составлять 8-9 атмосфер.

Анализируя информацию от космического телескопа Кеплер (Kepler), астрономы впервые сумели обнаружить экзопланету, похожую на Земли, вращающуюся в пригодной для существования воды в жидком виде зоне. Открытую экзопланету назвали Kepler-186f. Это открытие подтверждает давние предположения о том, что во вселенной могут существовать миры, похожие на земные. Большинство ранее обнаруженных планет, находящихся в зоне обитания, были минимум на 40 процентов больше Земли, что, естественно, сильно затрудняло их сопоставление.

Экзопланета Kepler-186f располагается в звездной системе Kepler-186, приблизительно на расстоянии в 500 световых лет от Земли в созвездии Лебедя. В системе звезды так же присутствуют другие четыре планеты, а их звезда имеет половину размера и массы Солнца, классифицирована как звезда класса М, т.е. красный карлик. Красными карликами являются приблизительно 70 процентов всех звезд в Млечном пути. Не удивительно что первую землеподобную планету обнаружили как раз у такой звезды.

“Открытие экзопланеты Kepler-186f является значительным продвижением в поисков миров как наша Земля. Будущие исследовательские миссии, такие как Transiting Exoplanet Survey Satellite и Космический телескоп имени Джеймса Уэбба должны отыскать самые близкие к нам каменные экзопланеты и определить их состав и состояние атмосферы. Пока мы знаем всего лишь об одной планете, на которой существует жизнь – это наша Земля. Поэтому, когда ищем планеты, похожие на Землю, мы автоматические пытаемся их сравнивать. Но как бы не были похожи на Землю экзопланеты нахождение одной такой в зоне обитания является существенным шагом вперед”.

На сегодняшний день известны размеры планеты Kepler-186f, а вот масса и состав нет. Однако, предыдущие наблюдения показали, что она, скорее всего, будет твердой. Экзопланеты вращается вокруг своей звезды каждые 130 дней и получает от нее одну треть энергии, которую получает Земля от Солнца. Таким образом исследователи выяснили, что Kepler-186f находится к ближе к внешнему краю зоны обитания. Если бы мы стояли на поверхности этой экзопланеты, то самый жаркий полдень выглядел бы на ней как земной вечер за час до захода Солнца.

“Нахождение планеты в пригодной для жилья зоне вовсе не означает что на ней может существовать жизнь, поскольку температура на ее поверхности напрямую зависит от того, какую атмосферу она имеет. Kepler-186f скорее можно считать родственником Земли, но никак не близнецом, поскольку она имеет некоторые свойства, похожие на Землю”, – Томас Барклай, ученый из Исследовательского центра Эймса.

Остальные четыре экзопланеты у звезды, названные Kepler-186b, Kepler-186c, Kepler-186d и Kepler-186e проносятся вокруг звезды за 4, 7, 13 и 22 дня соответственно, из-за близкого расположения к ней, что делает их автоматически не пригодными для жизни из-за слишком высокой температуры. В сумме эти четыре планеты лишь в полтора раза массивнее Земли.

Следующим шагом, который хотят предпринять исследователи, будет поиск планеты-близнеца Земли – особого вида экзопланеты Земного размера, вращающейся у звезды, подобной Солнцу.

Мы ещё только пытаемся понять, что делает ту или иную планету пригодной для жизни, но наша Земля — это замечательный образец и отправная точка в этих исследованиях. Учёные как никто другой понимают это, поэтому активно работают в обозначенном направлении. В середине мая в журнале «Astronomical Journal» была опубликована статья, в которой сообщается, что астрономы, наблюдавшие за двумя экзопланетами земного типа, выяснили, что те имеют почти постоянный осевой наклон. Это, вероятно, гарантирует им стабильный климат. Такой, какой мы привыкли видеть на своей планете.

Исследование показывает, что Кеплер-186f, планета, похожая на Землю, и находящаяся на расстоянии 500 световых лет, обладает множеством свойств, которые, как считается, говорят о её жизнепригодности. Она находится в обитаемой зоне своей звезды, принадлежит к земному типу, и приблизительно на 10 процентов больше, чем наша планета. Также крайне привлекательно выглядит Кеплер-62f — суперземля, расположенная в 1200 световых годах от Солнца. Осевые наклоны этих двух планет стабильны в течение миллионов лет, поэтому в разных их районах, скорее всего, нет резких изменений климата.

«Моя команда одной из первых исследует стабильность климата на экзопланетах. Надеюсь, наше исследование внесёт свою лепту в понимание потенциально обитаемых близлежащих миров» — заявляет профессор Гонджи Ли, один из авторов проекта. «Наклон оси Земли почти не меняется в течение тысяч лет, поэтому мы привыкли к похожим друг на друга временам года и относительно стабильному климату. В то же самое время наклон оси Марса меняется на 60 градусов, и нам это кажется диким. Все планеты земного типа влияют друг на друга, но, к счастью, у нас есть Луна, которая стабилизирует Землю».

«Обе экзопланеты, которые мы исследуем, сильно отличаются и от Марса, и от Земли, потому что у них более слабая связь с другими планетами своей системы» — добавляет Ли. «Мы не знаем, есть ли у них спутники, но наши расчеты показывают, что даже без них оси вращения Кеплер-186f и 62f должны оставаться постоянными в течение десятков миллионов лет”.

Марс миллиарды лет находится в обитаемой зоне Солнечной системы, но по нему этого не скажешь. Это замороженная пустыня с очень тонкой атмосферой, постоянно выносящейся и истощающейся солнечным ветром. Вполне возможно, что именно безумные колебания оси Красной планеты сыграли свою губительную роль в том, что она стала такой, как сегодня.

Вопрос об обитаемости планет действительно очень сложен. Мы только начали вырабатывать общие принципы для процесса поиска жизни на экзопланетах, и это исследование, очевидно, дает хорошую пищу для размышлений.

«Мы пока совершенно недостаточно знаем о происхождении жизни, чтобы исключить возможность её наличия на планетах с нерегулярными временами года и нестабильным климатом», — говорит Ютонг Шан, исследователь из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. «Даже на Земле жизнь удивительно разнообразна, и показывает колоссальную устойчивость к воздействию враждебной среды. Однако климатически стабильная планета почти наверняка является более подходящей для её зарождения”.

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?

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.

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.

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.

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 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.

Правообладатель иллюстрации PA Image caption На этом рисунке представлены сравнительные размеры Земли и планеты Kepler-452b (справа)

Орбитальный телескоп НАСА "Кеплер" позволил ученым заглянуть в ранее недоступные для изучения глубины Вселенной. Среди сделанных с его помощью открытий – планета, у которой очень много общего с Землей.

Планета, названная Kepler-452b, вращается по орбите вокруг своей звезды примерно на таком же расстоянии, что и Земля, хотя ее диаметр больше земного на 60%.

Ученые утверждают, что у этой планеты больше земных черт, чем у прочих земных аналогов, открытых ранее.

Такие планеты очень интересуют астрономов по той причине, что они достаточно компактны и прохладны, чтобы на их поверхности могла удерживаться вода в жидком состоянии. А это значит, что на них могут существовать условия, благоприятные для поддержания жизни.

Звездная система Kepler-452 находится на расстоянии 1400 световых лет от Земли в созвездии Лебедя.

Ведущий ученый данного проекта НАСА Джон Грюнсфельд, представляя это открытие, назвал планету Kepler-452b пока что наиболее похожей на Землю.

Соседство это относительное: при максимальной скорости удаления от Солнечной системы, достигнутой на сегодня каким-либо из рукотворных космических аппаратов, на то, чтобы достичь этой планеты, потребовалось бы более 25 млн лет.

Экзопланета

Новая планета пополнила список открытых "Кеплером" экзопланет – небесных тел, вращающихся, как и Земля, вокруг своего солнца.

В данный момент внимание ученых приковано примерно к 500 предполагаемым планетам, расположенным у далеких звезд.

Они входят в число 4175 кандидатов в планеты, идентифицированных при помощи этого телескопа без учета нынешней находки. До сих пор большинство из этих кандидатов впоследствии получали статус доказанных экзопланет.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Ученые нашли в космосе тысячи экзопланет, но добраться до них не так-то просто

Небольшая часть из этих планет размерами не слишком превосходит Землю и располагается в пределах так называемой "обитаемой зоны" в окрестностях своей звезды, схожей по строению с Солнцем, - то есть там, где в принципе может находиться вода в жидком состоянии, что считается обязательным условием поддержания жизни.

На данный момент в разных звездных системах найдено 12 планет, предположительно отвечающих этим требованиям. Kepler-452b - первая планета "обитаемого" типа, чье существование считается доказанным.

Ответ на вопрос о том, какая из этих планет более других похожа на Землю, во многом зависит от того, какие характеристики в первую очередь принимать во внимание.

Правообладатель иллюстрации NASA Image caption В воображении художника Kepler-452b выглядит примерно так

Меньше, чем Kepler-452b, но вращается она вокруг "красного карлика" – звезды, которая гораздо более тусклая и прохладная, чем Солнце.

Kepler-452b вращается вокруг звезды, относящейся к тому же классу, что и Солнце. Эта звезда лишь на 4% массивнее и на 10% ярче Солнца. "Кеплер-452Б" облетает вокруг нее за 385 дней, так что ее "год" или, точнее, орбитальный период дольше земного лишь на 5%.

Массу планеты Kepler-452b пока что измерить невозможно, поэтому астрономам приходится полагаться на компьютерное моделирование, чтобы оценить различные варианты ее примерной массы. Наиболее вероятно, что масса "Кеплер-452b" примерно в пять раз больше земной.

Если ее поверхность скалистая, на планете должна продолжаться активная вулканическая деятельность, а сила притяжения на ней должна быть примерно в два раза больше, чем на Земле.

Звезда, вокруг которой вращается Kepler-452b, на 1,5 млрд лет старше Солнца. Ученые считают, что она может подсказать, что ждет Землю в будущем.

Возраст самой планеты оценивается в 6 млрд лет, то есть она - если эти данные верны - тоже на 1,5 млрд лет старше Земли.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Далеко не все экзопланеты, даже "земного" типа могут оказаться пригодными для жизни

"Если Kepler-452b на самом деле имеет скалистую поверхность, ее расположение относительно звезды означает, что она вступила в парниковую фазу своей климатической истории", - говорит ученый Дуг Колдуэлл, работающей в программе "Кеплер".

"Усиливающийся выброс энергии этого стареющего солнца может нагревать поверхность и испарять любые океаны. Вода может испариться, и планета может ее потерять навсегда, - говорит Колдуэлл. - Kepler-452b может переживать сейчас то, что Земле предстоит пережить более чем через миллиард лет, когда Солнце постареет и станет ярче".

Суперземля

Ученый Университета Уорвика Дон Поллакко, не участвующий в этом проекте, сказал Би-би-си, что данные собранные телескопом "Кеплер", позволяют оценочно прикинуть размер планеты относительно звезды, вокруг которой она вращается.

В действительности они понятия не имеют, из чего сделана эта планета. Это может быть камень, а может небольшой газовый шар или, может быть, что-нибудь более экзотическое Дон Поллакко

"Если вы знаете размер звезды, вы знаете размер планеты, - утверждает ученый. – Но, чтобы пойти дальше, например, узнать, скалистая ли у нее поверхность, нужно измерить массу планеты, а это намного сложнее сделать, так как они слишком далеко, чтобы провести такие измерения".

"Так что в действительности они понятия не имеют, из чего сделана эта планета. Это может быть камень, а может небольшой газовый шар или, может быть, что-нибудь более экзотическое", - говорит Дон Поллакко.

"Другие планеты "Кеплера", находящиеся в "зоне жизни", может быть, еще больше похожи на Землю. Например, Kepler–186f диаметром примерно в 1,17 больше Земли, а диаметр Kepler-438b составляет примерно 1,12 от земного", - указывает ученый.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Пока что Земля остается единственным объектом во Вселенной, о котором мы можем с уверенностью сказать, что здесь можно жить

"На самом деле, при диаметре 1,6 земного Kepler-452b попадает в категорию, называемую "Суперземля". В нашей Солнечной системе нет ни одной планеты такого типа. По этой причине суперземли очень интересны, но можно ли сказать, что они похожи на Землю?" - задается вопросом доктор Крис Уотсон из Королевского университета Белфаста.

"Если мы посмотрим на тип звезды, вокруг которой вращается Kepler-452b, становится ясно, что эта звезда похожа на Солнце, - утверждает Крис Уотсон. - Другие планеты "Кеплера", обнаруженные в "зонах жизни", вращаются вокруг "красных карликов" – звезд, гораздо менее горячих, чем Солнце. Поэтому планеты должны вращаться намного ближе к ним, чтобы получать такой же уровень тепла.

"Так что потенциально это может быть скалистая Суперземля на орбите, похожей на земную. Именно эта комбинация звезды и орбиты выделяет эту планету, на мой взгляд", - сказал ученый в интервью Би-би-си.