Эволюция Вселенной и происхождение жизни - [188]

В результате развития наших знаний о жизни на Земле и новых открытий об условиях на Марсе и других телах Солнечной системы постоянно расширяется список мест, пригодных для жизни или, по крайней мере, для предбиологической химической эволюции. А уж если наша планетная система имеет несколько мест, где могли бы существовать определенные формы жизни, то число потенциальных прибежищ жизни во всей нашей Галактике может значительно возрасти. Но часто ли у других звезд существуют планетные системы? И пригодны ли они для жизни? Мы обсудим это в следующей главе.

Глава 32 Внесолнечные планетные системы и жизнь на экзопланетах

Впервые за всю историю человечества прибавление в семье планет произошло в 1781 году, когда Вильям Гершель открыл Уран, который сначала он принял за комету (см. главу и). А раз была найдена новая планета, хотя бы и случайно, то вероятность обнаружения следующих планет возросла. В конце XVIII века эти надежды усилились благодаря открытию эмпирического закона Тициуса-Боде, который, как тогда считали, точно предсказывает расстояния всех известных планет, включая Уран, но при этом говорит о несуществующей планете, которая должна находиться на расстоянии 2,8 а. е. от Солнца (см. врезку 11.1).

Рост числа планет.

В 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826) обнаружил объект, названный им Церерой, почти точно на расстоянии 2,8 а. е. от Солнца. Но Церера оказалась намного меньше других планет: ее размер не превысил 1000 км. Это открытие и последовавшие за ним открытиями других, еще более мелких, объектов между Марсом и Юпитером, в конечном счете привели к объединению этих «планеток» в новый класс — астероидов (поскольку в те годы при наблюдении в телескоп они напоминали звезды). Сейчас известны многие тысячи астероидов; некоторые из них движутся по орбитам во внутренней части Солнечной системы. За орбитой Нептуна обитают ледяные астероиды. Один из них — бывшая планета Плутон — недавно был понижен в звании, тогда как крупнейший из астероидов — Церера — получил повышение: оба они стали карликовыми планетами. Силой собственного тяготения они придали себе шарообразную форму, но при этом не могут оказать существенного гравитационного влияния на объекты, движущиеся по соседним орбитам.

На фоне доминирующего тяготения Солнца планеты тоже гравитационно влияют друг на друга, в разной степени, в зависимости от их масс и взаимных расстояний. Но даже с учетом влияния планет, вплоть до Юпитера и Сатурна, расчетная орбита Урана не вполне согласовывалась с его истинным положением. Эти небольшие расхождения позволили астрономам вычислить положение неизвестной планеты, возмущающей движение Урана. Вскоре вблизи предсказанного места действительно был обнаружен Нептун. В главе и мы рассказывали захватывающую историю этого открытия. Тот же метод возмущений астрономы пытались использовать и при поиске девятой планеты. Но открытие Плутона в ходе этого поиска, в общем-то, произошло случайно, так как масса Плутона слишком мала, чтобы заметно влиять на Нептун, который движется по своей орбите под управлением Солнца и подчиняясь небольшим возмущениям со стороны других массивных планет внутри его орбиты.

История открытия новых планет не была такой уж ровной. Начавшись тысячелетия назад, их список надолго ограничился планетами, видимыми невооруженным глазом, включая Сатурн. Затем случился взрыв энтузиазма и удачи, вызванный случайным открытием Урана, методичным поиском и открытием астероидов и Нептуна и, наконец, обнаружением Плутона благодаря упорству и счастливой случайности.

Попытки обнаружить экзопланеты путем измерения положения и скорости звезд.

В результате обнаружения новых планет в Солнечной системе мысль о возможности поиска планет вблизи других звезд перестала быть крамольной. Астрономы ожидали, что могут существовать иные планетные системы, вероятно, похожие на нашу, но понимали, что найти такие планеты — внесолнечные планеты, или экзопланеты — будет очень трудно. Четыре ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) — очень маленькие каменистые тела, причем масса наиболее крупной из них — Земли — составляет всего 1/300 000 массы Солнца. Четыре внешние планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) — газовые гиганты, но масса даже самого массивного из них — Юпитера — равна всего лишь 1/1000 массы Солнца.

Согласно третьему закону Ньютона, действие равно противодействию, а это означает, что если Солнце вынуждает планеты обращаться вокруг него, то и планеты в свою очередь заставляют Солнце двигаться. Сильнее других планет на Солнце действует Юпитер. Если смотреть на Солнечную систему извне (рис. 32.1), то его влияние проявляется в том, что Солнце то приближается к внешнему наблюдателю, то удаляется от него со скоростью 13 м/с. По сравнению с орбитальной скоростью Юпитера (13 км/с) это мизерная, но все же измеримая величина. Если же говорить о наблюдаемом положении на небе, то, пока Юпитер делает оборот по своей орбите радиусом 5 а. е., Солнце обращается по гораздо меньшему (5/1000 а. е.) кругу вокруг их общего центра масс. Эти два небольших эффекта — скорости и положения — дают нам способы обнаружения планет вблизи других звезд. Отметим, что эффект скорости становится заметным только в том случае, если орбита экзопланеты ориентирована к нам почти ребром.