Когда дело доходит до происхождения жизни, у нас есть только один пример во всей известной Вселенной, где мы уверены, что он успешно возник: прямо здесь, на Земле. Хотя мы знаем о многих шагах в истории того, как жизнь развивалась и породила разнообразие организмов, которые мы наблюдаем сегодня и в летописи окаменелостей, некоторые большие загадки остаются. В частности, мы не знаем, как возникла жизнь, и какие ингредиенты и условия из ранней истории Земли были важны на этом ключевом этапе создания жизни из не-жизни.
Мы предполагаем, что разумно искать жизнь на планетах земного размера с орбитами, подобными Земле, вокруг звезд, похожих на Солнце, с присутствием тяжелых элементов, похожих на нашу Солнечную систему. Но это могут быть не единственные условия, которые поддерживают жизнь. На самом деле, суперземные миры, несмотря на их необычайные отличия от похожих на Землю миров, могут также поддерживать жизнь в поиске пути. А если так, то рядом есть одна: вокруг Звезды Барнарда.
Ближайшая к нам звездная система - это система Альфа Центавра. В отличие от нашей собственной звезды, Альфа Центавра состоит из трех звезд:
- Альфа Центавра А, которая похожа на Солнце (G-класс),
- Альфа Центавра В, которая немного холоднее и менее массивна (класс К), но вращается вокруг Альфы Центавра А на расстоянии от газовых гигантов в нашей Солнечной системе, и
- Проксима Центавра, которая намного холоднее и менее массивна (класс М), и, как известно, имеет по крайней мере одну планету размером с Землю.
Но самым распространенным типом планет во Вселенной, насколько нам известно, является не планета размером с Землю и не планета размером с газового гиганта, а промежуточный размер. Как показала миссия Кеплера, самый распространенный тип мира во Вселенной - это супер-Земля, примерно в 2-10 раз превышающая массу нашей собственной планеты.
До сих пор мы не знаем ни о каких мирах сверхземного размера вокруг ближайшей к нам звездной системы, но недавно была найдена вторая ближайшая система, имеющая такой. На расстоянии всего лишь шести световых лет звезда Барнарда имела свое собственное движение, известное с 1916 года. Еще в 1960-х годах она приобрела некоторую временную известность, поскольку первая звезда предположила, что вокруг нее находятся планеты.
Работая с использованием ныне дискредитированной техники, Питер ван де Камп (1960–70-е годы) утверждал, что обнаружил вокруг себя две планеты размером с Юпитер с орбитальными периодами 11 и 27 лет, что вызвало бурю как возбуждения, так и критики. К сожалению, данные, послужившие основанием для предполагаемого обнаружения, были связаны не с планетой, а с тем фактом, что телескоп, используемый для записи данных, изменил свою оптику. Спустя полвека мы знаем, что эти планеты были просто призраками.
Но звезда Барнарда действительно является домом для планеты вокруг нее. Барнард б, объявленный в 2018 году, является надежным и реальным, и его открытие стало результатом более чем 20-летних наблюдений, которые тщательно контролировали движение самой звезды Барнарда. За этот очень длительный период времени мы могли обнаружить крошечные колебания звезды, когда она периодически двигалась к нам и от нас, из-за небольшого рывка планеты на ее родительской звезде.
Как сообщается в статье открытия , Барнард б обладает следующими свойствами:
- Период обращения (т. Е. Год) составляет 233 земных дня,
- Средняя температура поверхности -168 ° C (-270 ° F),
- И масса, которая по крайней мере на 325% больше массы Земли.
Самые большие вопросы, на которые мы собираемся ответить в ближайшем будущем, это как раз то, на что похожа эта планета.
Самым замечательным свойством Барнарда b является то, что на его чрезвычайно близком расстоянии от Земли, но на относительно большом, подобном Земле расстоянии от его родительской звезды, он будет хорошо отделен от нее в телескоп. Хотя угловое расстояние в 0,22 дюйма (где 3600 дюймов, или угловых секунд, в 1 градус) чрезвычайно мало при нормальных астрономических обстоятельствах, это чрезвычайно большое расстояние по стандартам экзопланеты.
Большинство экзопланет, найденных Кеплером, имеют две общие черты:
- Они вращаются вокруг звезд на расстоянии сотен или даже тысяч световых лет от нас.
- У них короткие периоды, что означает, что они расположены очень близко к своим родительским звездам.
Что касается углового разделения, у нас нет практической возможности наблюдать эти планеты напрямую с помощью любых существующих или ближайших телескопов.
Но у Барнарда б есть кое-что для этого, чего нет в других мирах с точки зрения наблюдений. С периодом почти год, это одна из самых длительных планет, когда-либо найденных. Поскольку он вращается вокруг красного карлика, хотя и имеет физически большой размер, он должен быть виден только с помощью коронографа, блокирующего свет звезды. И, поскольку она находится вокруг одной из ближайших возможных звездных систем, наши будущие телескопы должны иметь возможность непосредственно ее снимать.
Это было бы первым прямым изображением возможно обитаемого мира, когда-либо сделанного. Если это каменистый мир, немного превышающий Землю и имеющий приблизительно 3,25 массы Земли, то это возможно - возможности съемки космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА или телескопов 30-метрового класса, строящихся здесь на Земле, таких как GMT или ELT должен схватить это. Если это больше похоже на мини-Нептун с 450% размера Земли (или больше), то существующий VLT с инструментом СФЕРА мог бы получить его сегодня.
По сравнению с Землей он получает только 2% от количества энергии от своей звезды, которую мы получаем, что объясняет ожидаемые холодные температуры Барнарда б. Но вся причина, по которой мы думаем, что жизнь в мире размером с Землю в более благоприятной для температуры зоне вокруг звезды красного карлика не годится, потому что такой мир, как Proxima b, получает слишком много рентгеновского и ультрафиолетового излучения, чтобы даже поддерживать атмосферу тем более оставаясь дружелюбным к жизни.
Конечно, Proxima b получает 65% энергии от своей звезды, которую мы получаем от нашей на Земле, но она получает в 650 раз больше солнечного рентгеновского излучения и в 130 раз больше ультрафиолетового излучения. Для сравнения, однако, Барнард b получает 50% энергии рентгеновского излучения и 35% энергии ультрафиолета. Если он имеет горячее ядро и достаточно значительное усиление геотермальной энергии, особенно через шлейфы, вентиляционные отверстия и подземный океан, Барнард б может жить жизнью в конце концов.
Основываясь на исследовании, которое было проведено несколько лет назад и которое классифицировало экзопланеты на основе как массы, так и радиуса (там, где они были доступны), мы смогли определить, что существует грубое ограничение примерно в 2 массах Земли, которое определяет границу между скалистой планетой. и планеты с большой газовой оболочкой. При 3,25 (или более) массах Земли, в сочетании с низкими температурами, Barnard b почти наверняка является мини-Нептуном.
Звезда Барнарда и все планеты, окружающие ее, старые. В то время как нашему Солнцу около 4,5 миллиардов лет, возраст этой системы оценивается в 8,6 миллиардов лет: почти в два раза больше, чем в нашей Солнечной системе. Была обнаружена только одна планета, сигнал которой поднялся выше уровня шума: Барнард b, который потенциально мог бы быть непосредственно получен с помощью космических и наземных телескопов следующего поколения.
Хотя существует небольшая опасность того, что он потеряет свою атмосферу, поверхностные воды или будет стерилизован рентгеновским и ультрафиолетовым излучением своей родительской звезды, он, вероятно, укрывает слишком толстую атмосферу, чтобы поддерживать жизнь. Хотя он может быть геотермально активным и иметь большое количество летучих веществ под этой атмосферой, для этого мира было бы весьма неожиданно, чтобы этот мир был каменистым по своей природе.
Тем не менее, если взглянуть на это в предстоящие годы, то можно многому научиться. Мы никогда не делали спектроскопию в таком мире, как это, и при этом мы непосредственно не представляли себе экзопланету, столь близкую к нашей собственной Солнечной системе. С открытием Барнарда б мы можем искать сигнатуры жизни, условия, подобные Земле, и измерять химический состав ее атмосферы.
Если мы ищем жизнь, существует еще одна интригующая возможность: внутри Барнарда b могут быть планеты с меньшей массой, сигналы которых еще не превысили шум в данных радиальной скорости. Когда запустится космический телескоп Джеймса Вебба или когда появятся в сети телескопы 30-метрового класса, мы можем получить больше, чем просто изображения и информацию о Барнарде b. Мы можем пока открыть совершенно новые миры в этой звездной системе. Каждая планета несет с собой новый шанс на жизнь. Как всегда, единственный способ, которым мы когда-либо узнаем, - это посмотреть и посмотреть, что природа ждет от нас, чтобы открыть.