Далекие сестры Земли - [3]

По мере того как совершенствовалась техника наблюдений и особенно после запуска главного «ловца» экзопланет, спутника «Кеплер», в «ловушку» стали попадаться менее массивные и более далёкие от своих звёзд планеты. Выяснилось, как, в принципе, и ожидали учёные, что число горячих юпитеров не так уж велико и что в звёздных системах гораздо больше планет с массами, ненамного превышающими массу Земли. Сейчас, когда каталогизировано уже около четырёх тысяч экзопланет, можно провести систематизацию и разделить эти объекты на типы и подтипы.

Классификацию экзопланет, быстро получившую признание, предложили астрофизик из Аризонского университета Давид Сударский и его коллеги. Они разделили экзопланеты на два типа — газовые и землеподобные (каменные). Газовые различают по их массе: холодные и горячие юпитеры, холодные и горячие нептуны, водные и ледяные гиганты и ещё несколько более экзотических, как, например, су-перюпитеры с огромной, почти звёздной массой. Планеты земного типа тоже разделены на группы: мегаземли (имеют массу в несколько раз больше земной, но «недотягивают» до планет типа Нептуна); планеты-океаны, планеты железные и углеродные, покрытые лавой и пустынные. Астрофизики не могут (пока, во всяком случае) непосредственно наблюдать поверхность экзопланеты. О её характеристиках они судят по косвенным признакам. Например, определить, что планета состоит в основном из достаточно тяжёлых элементов вроде железа, можно, зная её массу и размеры, а следовательно, и среднюю плотность вещества.

Первый горячий Нептун — экзопланету массой 14 масс Земли — обнаружили в системе Жертвенника (созвездия южного полушария неба). Она совершает оборот вокруг звезды за 9,55 суток и расположена в 11 раз ближе к ней, чем Земля к Солнцу. А горячим нептуном планету называют потому, что температура на поверхности достигает 900 К.

Наблюдательных данных о кандидатах в экзопланеты накопилось так много, что специалисты не успевают их быстро обработать. Они подключают к этой работе любителей (проект «Planet Hunters»), которые, пользуясь информацией, опубликованной в интернете, обнаружили несколько десятков «упущенных» специалистами экзопланет.

Гипотетически существующий тип экзопланет — планета-океан с двумя спутниками.

ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА ЭКЗОПЛАНЕТАХ?

У каждой экзопланеты свои особенности, каждая даёт новые знания о физике планет, помогает строить и проверять теории происхождения и эволюции планетных систем. Учёных, не говоря уже просто о читателях, конечно, интересует вопрос, есть ли на экзопланетах жизнь и, возможно, разум. Чтобы найти ответ, нужно сначала определить, какие планеты (не только вне Солнечной системы, но и «у нас дома») пригодны для появления жизни, похожей на земную. Ведь только о земной жизни мы знаем, как она устроена, какие признаки отличают Землю от, скажем, Плутона, где жизнь возникнуть не могла.

Самое главное: экзопланета должна иметь массу, близкую к массе Земли, располагаться примерно на таком же расстоянии от своей звезды, как Земля от Солнца, и температура на её поверхности должна быть в пределах, допустимых для жизни. Иными словами, чтобы вода могла существовать в жидком состоянии, потому что без воды жизнь земного типа невозможна.

В каждой планетной системе можно выделить область, которую называют зоной жизни (habitable zone). В Солнечной системе внутренняя граница этой зоны находится вблизи орбиты Венеры, а внешняя — в районе орбиты Марса. На Венере слишком жарко и вода закипает. Дальше Марса слишком холодно и вода замерзает. В других планетных системах расположение зон жизни может быть иным. Если звезда менее массивна, чем Солнце, и излучает меньше энергии, то зона жизни ближе к звезде. Если звезда массивная и излучает много энергии, зона жизни, естественно, отодвигается от неё на более далёкое расстояние.

Первые экзопланеты, расположенные в пределах зоны жизни, открыли в 2012 году. Сейчас их известно больше десятка. Но говорить о том, что на них есть жизнь, пока слишком рано. Нужно прежде всего выяснить, соответствует ли эта планета критериям, которые называются биомаркерами. Биомаркеров минимум пять. Мало сказать, что, если планета находится в зоне жизни, на ней может быть вода. Нужно действительно обнаружить воду в атмосфере или на поверхности планеты. Не исключено, конечно, что вода есть где-то в её недрах, но такая вода вряд ли поможет зарождению жизни.

Другие необходимые биомаркеры: наличие кислорода, озона, углекислого газа и метана. Определять присутствие этих газов в атмосферах экзопланет учёные пока не могут — нет соответствующей аппаратуры. Обнаружение одного из названных газов ещё не свидетельствует о том, что на планете с высокой долей вероятности существует жизнь. Чтобы утверждать это, необходимо присутствие всех четырёх газов и воды. К тому же масса планеты должна быть близка к массе Земли.

Ни одной экзопланеты, отвечающей всем перечисленным критериям, пока не обнаружено. Конечно, это не означает, что их нет. Наверняка есть, и в будущем, когда позволит техника, такие экзопланеты можно будет увидеть и вести за ними наблюдение. По предварительным оценкам, в Галактике, возможно, существуют миллионы звёздных систем с землеподобными планетами, отвечающими всем перечисленным критериям. Миллионы!