Экзопланеты: Дальние родственники Земли. Галактическая обитаемая зона

Если с вами произошел необычный случай, вы увидели странное существо или непонятное явление, вам приснился необычный сон, вы увидели в небе НЛО или стали жертвой похищения пришельцев, вы можете прислать нам свою историю и она будет опубликована на нашем сайте ===> .

Взгляните на россыпи звезд в черном ночном небе — все они содержат удивительные миры, подобные нашей Солнечной системе. По самым скромным подсчетам, галактика Млечный Путь содержит более сотни миллиардов планет, часть которых может быть подобна Земле.

Новую информацию о «чужих» планетах — экзопланетах — открыл космический телескоп «Кеплер», исследующий созвездия в ожидании момента, когда далекая планета окажется перед своим светилом.

Орбитальная обсерватория была запущена в мае 2009 года именно для поиска экзопланет, но через четыре года вышла из строя. После многих попыток вернуть телескоп к работе NASA в августе 2013 года было вынуждено списать обсерваторию из своего «космического флота». Тем не менее за годы наблюдений «Кеплер» получил столько уникальных данных, что на их изучение потребуется еще несколько лет. NASA уже готовится к запуску в 2017 году наследника «Кеплера», телескопа TESS.

Суперземли в поясе Златовласки

Сегодня астрономы выявили почти 600 новых миров из 3500 кандидатов на звание «экзопланета». Считается, что среди этих небесных тел не менее 90% могут оказаться «истинными планетами», а остальные — двойными звездами, не доросшими до звездных размеров «коричневыми карликами» и скоплениями крупных астероидов.

Большинство новых кандидатов в планеты — это газовые гиганты вроде Юпитера или Сатурна, а также суперземли — каменистые планеты, по размерам в несколько раз превышающие нашу.

Естественно, что в поле луча зрения «Кеплера» и других телескопов попадают далеко не все планеты. Их количество оценивают всего в 1-10%.

Чтобы наверняка выявить экзопланету, ее надо многократно зафиксировать на диске своей звезды. Понятно, что чаще всего она оказывается расположенной близко к своему солнцу, ведь тогда ее год будет длиться всего лишь несколько земных дней или недель, поэтому астрономы многократно сумеют повторить наблюдения.

Такие планеты в виде раскаленных газовых шаров часто оказываются «горячими Юпитерами», а каждая шестая походит на пылающую суперземлю, покрытую морями лавы.

Разумеется, в подобных условиях белковая жизнь нашего типа существовать не может, однако среди сотен негостеприимных тел есть и приятные исключения. Пока выявлено более сотни планет земного типа, находящихся в так называемой обитаемой зоне, или поясе Златовласки .

Этот сказочный персонаж руководствовался принципом «не больше, не меньше». Так и у редких планет, входящих в «зону жизни», температура должна быть в пределах существования жидкой воды. Притом 24 планеты из этого числа имеют радиус меньше двух радиусов Земли.

Впрочем, пока лишь одна из этих планет обладает главными чертами двойника Земли: находится в зоне Златовласки, близка к земным размерам и входит в систему желтого карлика, подобного Солнцу.

В мире красных карликов

Впрочем, астробиологи, настойчиво ищущие внеземную жизнь, не унывают. Большинство звезд нашей галактики составляют небольшие прохладные и тусклые красные карлики. Согласно современным данным, красные карлики, будучи примерно вдвое меньше и холоднее Солнца, составляют не менее трех четвертей «звездного населения» Млечного Пути.

Вокруг этих «солнечных кузин» вращаются миниатюрные системы размером с орбиту Меркурия, и там тоже есть свои пояса Златовласки.

Астрофизики Калифорнийского университета в Беркли даже составили специальную компьютерную программу TERRA, с помощью которой выявили десяток земных двойников. Все они близки к своим зонам жизни у маленьких красных светил. Все это сильно увеличивает шансы на присутствие внеземных очагов жизни в нашей галактике.

Ранее считалось, что красные карлики, в окрестностях которых были найдены похожие на Землю планеты, являются очень спокойными звездами, и на их поверхности редко происходят вспышки, сопровождаемые выбросами плазмы.

Как оказалось на самом деле, подобные светила еще более активны, чем Солнце.

На их поверхности постоянно происходят мощные катаклизмы, порождающие ураганные порывы «звездного ветра», способные преодолеть даже мощный магнитный щит Земли.

Однако за близость к своей звезде многие двойники Земли могут заплатить очень высокую цену. Потоки радиации от частых вспышек на поверхности красных карликов могут буквально «слизывать» часть атмосферы планет, делая эти миры необитаемыми. При этом опасность корональных выбросов усиливается тем, что ослабленная атмосфера будет плохо защищать поверхность от заряженных частиц жесткого ультрафиолета и рентгена «звездного ветра».

Кроме того, существует опасность подавления магнитосфер потенциально обитаемых планет сильнейшим магнитным полем красных карликов.

Пробитый магнитный щит

Астрономы давно подозревали, что многие красные карлики обладают мощным магнитным полем, способным легко пробить магнитный щит, окружающий потенциально обитаемые планеты. Чтобы доказать это, был построен виртуальный мир, в котором наша планета вращается у подобного светила по очень близкой орбите в «зоне жизни».

Оказалось, что очень часто магнитное поле карлика не только сильно деформирует магнитосферу Земли, но даже загоняет ее под поверхность планеты. По такому сценарию всего лишь через несколько миллионолетий у нас не осталось бы ни воздуха, ни воды, а вся поверхность была бы выжжена космической радиацией.

Отсюда следуют два любопытных вывода. Поиск жизни в системах красных карликов может оказаться совершенно бесперспективным, и это является еще одним объяснением «великого молчания космоса».

Впрочем, возможно, мы никак не можем обнаружить внеземной разум потому, что наша планета родилась слишком рано…

Кто может жить на далеких экзопланетах? Может быть такие создания?

Унылая судьба перворожденных

Анализируя данные, полученные с помощью телескопов «Кеплер» и «Хаббл», астрономы обнаружили, что процесс образования звезд во Млечном Пути существенно замедлился. Это связано с растущим дефицитом строительных материалов в виде пылегазовых облаков.

Тем не менее в нашей галактике осталось еще много материала для рождения звезд и планетных систем. Тем более что через несколько миллиардолетий наш звездный остров столкнется с гигантской галактикой Туманность Андромеды, что вызовет колоссальный всплеск звездообразования.

На этом фоне будущей галактической эволюции недавно прозвучала сенсационная новость о том, что четыре миллиардолетия назад, во время возникновения Солнечной системы существовала всего лишь десятая часть потенциально обитаемых планет.

Учитывая то, что для рождения простейших микроорганизмов на нашей планете потребовалось несколько сотен миллионов лет, и еще несколько миллиардолетий формировались развитые формы жизни, велика вероятность того, что разумные инопланетяне появятся лишь после угасания Солнца.

Может быть, здесь и лежит разгадка интригующего парадокса Ферми, который некогда сформулировал выдающийся физик: и где же эти инопланетяне? Или же имеет смысл поискать ответы на нашей планете?

Экстремофилы на Земле и в космосе

Чем больше мы убеждаемся в уникальности нашего места во Вселенной, тем чаще звучит вопрос: может ли существовать и развиваться жизнь в мирах, полностью отличающихся от нашего?

Ответ на этот вопрос дает существование на нашей планете удивительных организмов — экстремофилов. Свое название они получили за способность выживать в экстремальных температурах, ядовитой среде и даже безвоздушном пространстве. Морские биологи нашли подобных существ у подземных гейзеров — «морских курильщиков».

Там они процветают при колоссальном давлении в отсутствие кислорода на самом краю раскаленных вулканических жерл. Их «коллеги» встречаются в соленых горных озерах, раскаленных пустынях и подледных водоемах Антарктиды. Есть даже микроорганизмы «тихоходки», которые переносят космический вакуум. Выходит, что даже в радиационной среде вблизи красных карликов могут возникнуть некие «экстремальные микробы».

Расположенное в Йеллоустоне кислотное озеро. Рыжий налет - ацидофильные бактерии

«Тихоходки» способны существовать в космическом вакууме

Академическая эволюционная биология считает, что жизнь на Земле зародилась из химических реакций в «теплом мелком водоеме», пронизываемом потоками ультрафиолета и озоном от бушевавших «молниевых штормов». С другой стороны, астробиологи знают, что химические «кирпичики» основы жизни встречаются и в других мирах. К примеру, их заметили в газопылевых туманностях и спутниковых системах наших газовых гигантов. Это, конечно, еще далеко не «полноценная жизнь», но первый шаг к ней.

«Стандартная» теория происхождении жизни на Земле недавно получила сильный удар от…. геологов. Оказывается, первые организмы гораздо старше, чем считалось ранее, и сформировались в совершенно неблагоприятной среде метановой атмосферы и кипящей магмы, изливающейся из тысяч вулканов.

Многих биологов это заставляет задуматься о старой гипотезе панспермии. По ней первые микроорганизмы зародилась где-то в ином месте, скажем, на Марсе, и попали на Землю в сердцевине метеоритов. Может быть, древним бактериям пришлось проделать и более долгий путь в кометных ядрах, прилетевших из других звездных систем.

Но если это так, то пути «космической эволюции» могут привести нас к «братьям по происхождению», которые почерпнули «семена жизни» из того же источника, что и мы…

Мы обнаружили сотни экзопланет в галактике. Но лишь немногие из них обладают нужным сочетанием факторов, чтобы поддерживать жизнь, подобно Земле. Прогноз погоды на большинство экзопланет неутешителен. Палящее солнце, ежегодные наводнения и глубокий снег существенно усложняют жизнь местных обитателей (если они, конечно, имеются).

Плохая новость в том, что планета Земля - единственное пригодное для жизни место в целой Вселенной, насколько нам известно. Как вид мы интересуемся обитаемостью других планет по ряду причин, политических, финансовых, гуманитарных и научных. Мы хотим понять, как меняется наш собственный климат. Как мы будем жить в климате будущего и что мы можем сделать, чтобы остановить нарастающую волну парникового эффекта. Ведь еще немного и райская пока Земля будет безнадежно утрачена.

Едва ли мы всерьез озаботимся поисками чистых источников энергии или уговорим политиков заняться климатическими вопросами во вред финансовой выгоде. Куда интереснее вопрос: когда мы увидим инопланетян?

Пригодная для жизни зона, также известная как «зона Златовласки», - это регион вокруг звезды, где средняя температура планеты позволяет существовать жидкой воде, к которой мы так привыкли. Мы охотимся за жидкой водой не только для будущего использования, но и чтобы найти ориентир: возможно, где-то там может быть иная жизнь. Ведь логично?

Проблемы за пределами этой зоны довольно очевидны. Если будет слишком жарко, среда станет нестерпимой паровой баней, либо начнет разбивать воду на кислород и водород. Затем кислород будет соединяться с углеродом, образуя диоксид углерода, а водород - улетучиваться в космос.

Это происходит с Венерой. Если же планета будет слишком холодной, вода образует твердые куски. Возможно, под коркой льда будут карманы с жидкой водой, но в общем и целом это не самое приятное место для жизни. Такое мы нашли на Марсе и спутниках Юпитера и Сатурна. И если можно грубо определить потенциально обитаемую зону, то это место, где могла бы существовать жидкая вода.

К сожалению, это уравнение состоит не только из расстояния до звезды и количества вырабатываемой энергии. Атмосфера планеты играет серьезную роль. Вы будете удивлены, но Венера и Марс находятся в потенциально обитаемой зоне Солнечной системы.

Атмосфера Венеры настолько густая, что удерживает энергию Солнца и создает неблагоприятную для жизни печь, которая расплавит любые намеки на жизнь быстрее, чем скажете «две чашки чая этому господину».

На Марсе же все совершенно противоположно. Тонкая атмосфера не может удержать тепло совершенно, поэтому планета очень холодная. Улучшите атмосферы обеих планет - и получите миры, которые вполне смогут приютить жизнь. Возможно, мы могли бы столкнуть их вместе и смешать атмосферы? Надо подумать.

Когда мы смотрим на другие миры Млечного Пути и пытаемся понять, есть ли там жизнь, недостаточно просто оценить их расположение в зоне Златовласки. Нам нужно знать форму атмосферы.

Астрономы нашли планеты, расположенные в обитаемых зонах вокруг других звезд, но судя по всему, эти миры не особо расположены для жизни. Они вращаются вокруг красных карликовых звезд. В принципе, жить в условиях красноватых отблесков не так плохо, но есть одна проблема. Красные карлики, как правило, ведут себя очень плохо в молодости. Они порождают мощнейшие вспышки и корональные выбросы массы. Это очищает поверхность любой планеты, которая окажется слишком близко.

Правда, существует некоторая надежда. Спустя несколько миллионов лет высокой активности эти красные карликовые звезды успокаиваются и начинают сосать свои резервы водорода с потенциалом в триллионы лет. Если жизнь сможет продержаться достаточно долго в ранние периоды существования звезды, ее может ожидать долгая счастливая жизнь.

Когда вы думаете о новом доме среди звезд или пытаетесь найти новую жизнь во Вселенной, ищите планеты в потенциально обитаемой зоне. Но не забывайте, что это весьма условный ориентир.

Прогноз погоды на большинство экзопланет неутешителен. Палящее солнце, ежегодные наводнения и глубокий снег существенно усложняют жизнь местных обитателей.

Ученые интересуются обитаемостью других планет по ряду причин, политических, финансовых, гуманитарных и научных. Они хотят понять, как меняется наш собственный климат.

Как мы будем жить в климате будущего и что мы можем сделать, чтобы остановить нарастающую волну парникового эффекта. Ведь еще немного и райская пока Земля будет безнадежно утрачена.

Пригодная для жизни зона, также известная как "зона Златовласки", — это регион вокруг звезды, где средняя температура планеты позволяет существовать жидкой воде, к которой мы так привыкли. Мы охотимся за жидкой водой не только для будущего использования, но и чтобы найти ориентир: возможно, где-то там может быть иная жизнь.

Проблемы за пределами этой зоны довольно очевидны. Если будет слишком жарко, среда станет нестерпимой паровой баней, либо начнет разбивать воду на кислород и водород.

Затем кислород будет соединяться с углеродом, образуя диоксид углерода, а водород — улетучиваться в космос. Это происходит с Венерой.

Если же планета будет слишком холодной, вода образует твердые куски. Возможно, под коркой льда будут карманы с жидкой водой, но в общем и целом это не самое приятное место для жизни.

Такое мы нашли на Марсе и спутниках Юпитера и Сатурна. И если можно грубо определить потенциально обитаемую зону, то это место, где могла бы существовать жидкая вода.

К сожалению, это уравнение состоит не только из расстояния до звезды и количества вырабатываемой энергии. Атмосфера планеты играет серьезную роль.

Вы будете удивлены, но Венера и Марс находятся в потенциально обитаемой зоне Солнечной системы. Атмосфера Венеры настолько густая, что удерживает энергию Солнца и создает неблагоприятную для жизни печь, которая расплавит любые намеки на жизнь быстрее, чем скажете "две чашки чая этому господину". На Марсе же все совершенно противоположно.

Тонкая атмосфера не может удержать тепло совершенно, поэтому планета очень холодная. Улучшите атмосферы обеих планет — и получите миры, которые вполне смогут приютить жизнь.

Возможно, мы могли бы столкнуть их вместе и смешать атмосферы? Надо подумать. Когда мы смотрим на другие миры Млечного Пути и пытаемся понять, есть ли там жизнь, недостаточно просто оценить их расположение в зоне Златовласки.

Нам нужно знать форму атмосферы. Астрономы нашли планеты, расположенные в обитаемых зонах вокруг других звезд, но судя по всему, эти миры не особо расположены для жизни.

Они вращаются вокруг красных карликовых звезд. В принципе, жить в условиях красноватых отблесков не так плохо, но есть одна проблема.

Красные карлики, как правило, ведут себя очень плохо в молодости. Они порождают мощнейшие вспышки и корональные выбросы массы.

Это очищает поверхность любой планеты, которая окажется слишком близко. Правда, существует некоторая надежда.

Спустя несколько миллионов лет высокой активности эти красные карликовые звезды успокаиваются и начинают сосать свои резервы водорода с потенциалом в триллионы лет. Если жизнь сможет продержаться достаточно долго в ранние периоды существования звезды, ее может ожидать долгая счастливая жизнь. Когда вы думаете о новом доме среди звезд или пытаетесь найти новую жизнь во Вселенной, ищите планеты в потенциально обитаемой зоне.

По мнению исследователя Йельского университета (США) в поиске пригодных для жизни миров нужно освободить место для второго условия «Златовласки».

В течение многих десятилетий считалось, что ключевым фактором в определении того, может ли планета поддерживать жизнь, было ее расстояние до своего солнца. В нашей Солнечной системе, например, Венера находится слишком близко к Солнцу, Марс – слишком далеко, а Земля – в самый раз. Это расстояние ученые называют «зоной обитаемости» или «зоной Златовласки».

Также считалось, что планеты в состоянии самостоятельно регулировать внутреннюю температуру с помощью конвекции мантии и подземного смещения пород, вызванного внутренним нагревом и охлаждением. Планета изначально может быть слишком холодной или слишком жаркой, но в конечном счете придет к подходящей температуре.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances 19 августа 2016 года, свидетельствует о том, что просто быть в обитаемой зоне недостаточно для поддержания жизни. Планета изначально должна обладать необходимой внутренней температурой.

Новое исследование показало, что для зарождения и поддержания жизни планета должна иметь определенную температуру. Credit: Michael S. Helfenbein/Yale University

«Если вы соберете все виды научных данных о том, как Земля развивалась в последние несколько миллиардов лет и попытаетесь разобраться в них, вы в конце концов осознаете, что конвекция в мантии довольно равнодушна к внутренней температуре», – сказал Джун Коренага, автор исследования и профессор геологии и геофизики в Йельском университете. Коренага представил общую теоретическую основу, которая объясняет степень саморегулирования, ожидаемую для конвекции в мантии. Ученый предположил, что саморегулирование вряд ли является характеристикой планет земного типа.

«Отсутствие механизма саморегулирования имеет огромное значение для планетарной обитаемости. Исследования в области формирования планет свидетельствуют о том, что планеты земного типа формируются в ходе мощных воздействий, и исход этого весьма случайного процесса, как известно, весьма разнообразен», – пишет Коренага.

Разнообразие размеров и внутренних температур не препятствовало бы планетарной эволюции, если бы происходило саморегулирование мантии. То, что мы считаем само собой разумеющимся на нашей планете, в том числе океаны и континенты, не существовало бы, если внутренняя температура Земли не была в определенном диапазоне, и это означает, что начало истории Земли не было слишком жарким или слишком холодным.

Институт астробиологии NASA поддержал исследование. Коренага является со-исследователем команды проекта NASA «Alternative Earths». Команда занята вопросами, как Земля поддерживает постоянную биосферу на протяжении большей части своей истории, как биосфера проявляется в «биосигнатурах» планетарного масштаба, а также поиском жизни внутри и за пределами Солнечной системы.

Плохая новость в том, что планета Земля - место в целой Вселенной, насколько нам известно. Как вид мы интересуемся обитаемостью других планет по ряду причин, политических, финансовых, гуманитарных и научных. Мы хотим понять, как меняется наш собственный климат. Как мы будем жить в климате будущего и что мы можем сделать, чтобы остановить нарастающую волну парникового эффекта. Ведь еще немного и райская пока Земля будет безнадежно утрачена.

Пригодная для жизни зона, также известная как «зона Златовласки», — это регион вокруг звезды, где средняя температура планеты позволяет существовать жидкой воде, к которой мы так привыкли. Мы охотимся за жидкой водой не только для будущего использования, но и чтобы найти ориентир: возможно, где-то там может быть иная жизнь. Ведь логично?

К сожалению, это уравнение состоит не только из расстояния до звезды и количества вырабатываемой энергии. планеты играет серьезную роль. Вы будете удивлены, но Венера и Марс находятся в потенциально обитаемой зоне Солнечной системы.

Атмосфера Венеры настолько густая, что удерживает энергию Солнца и создает , которая расплавит любые намеки на жизнь быстрее, чем скажете «две чашки чая этому господину».