В типичном кирпичном здании на северо-западной окраине кампуса Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, тысячи компьютеров, упакованных в стеллажи размером с торговые автоматы, гудят в оглушительном хоре хруста данных. Днем и ночью они выплевывают 7 квадриллионов вычислений в секунду. Эти машины в совокупности известны как суперкомпьютер NASA Discover, и им поручено запускать сложные климатические модели для прогнозирования будущего климата Земли.
Но теперь они также догадываются о чем-то гораздо более далеком: может ли любая из более чем 4000 странных планет за пределами нашей Солнечной системы, обнаруженных за последние два десятилетия, поддерживать жизнь.
Ученые обнаружили, что ответ не только да, но и то, что это да в целом ряде удивительных условий по сравнению с Землей. Это открытие побудило многих из них задуматься над вопросом, жизненно важным для поиска НАСА жизни за пределами Земли. Возможно ли, что наши представления о том, что делает планету пригодной для жизни, слишком ограниченны?
Следующее поколение мощных телескопов и космических обсерваторий, несомненно, даст нам больше подсказок. Эти приборы впервые позволят ученым проанализировать атмосферу наиболее притягательных планет: каменистых, таких как Земля, которые могли бы иметь существенный ингредиент для жизни — жидкую воду, протекающую по их поверхности.
В настоящее время трудно исследовать далекие атмосферы. Отправка космического корабля на ближайшую планету за пределами нашей Солнечной системы, или экзопланету, заняла бы 75 000 лет с сегодняшней технологией. Даже с помощью мощных телескопов близлежащие экзопланеты практически невозможно детально изучить. Проблема в том, что они слишком малы и слишком поглощены светом своих звезд, чтобы ученые могли различить слабые световые сигнатуры, которые они отражают — сигнатуры, которые могли бы выявить химию жизни на поверхности.
Другими словами, обнаружение компонентов атмосферы вокруг этих призрачных планет, как любят подчеркивать многие ученые, похоже на то, чтобы стоять в Вашингтоне, округ Колумбия, и пытаться увидеть Светлячка рядом с прожектором в Лос-Анджелесе. Эта реальность делает климатические модели критически важными для исследований, сказал главный экзопланетный ученый Карл Стапельфельдт, который базируется в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
"Модели делают конкретные, проверяемые прогнозы того, что мы должны увидеть”, - сказал он. "Они очень важны для разработки наших будущих телескопов и стратегий наблюдения.”
Является ли Солнечная система хорошим примером для подражания?
При сканировании космоса с помощью больших наземных и космических телескопов астрономы обнаружили эклектичный ассортимент миров, которые кажутся нарисованными из воображения.
"Долгое время ученые были действительно сосредоточены на поиске систем, подобных Солнцу и Земле. Это все, что мы знали,-сказала Элиза Кинтана, астрофизик NASA Годдард, который возглавил открытие 2014 года планеты размером с Землю Kepler-186f. - но мы обнаружили, что есть все это сумасшедшее разнообразие в планетах. Мы нашли планеты размером с Луну. Мы нашли планеты-гиганты. И мы нашли некоторые из них, которые вращаются вокруг крошечных звезд, гигантских звезд и множества звезд.”
Действительно, большинство планет, обнаруженных космическим телескопом НАСА "Кеплер" и новым транзитным спутником наблюдения экзопланет , а также наземными наблюдениями, не существует в нашей Солнечной системе. Они находятся между размерами земной Земли и газового Урана, который в четыре раза больше этой планеты.
Планеты, наиболее близкие по размеру к Земле и, скорее всего, теоретически имеющие пригодные для жизни условия, до сих пор были найдены только вокруг звезд “красного карлика”, которые составляют подавляющее большинство звезд в галактике. Но это, вероятно, потому, что красные карлики меньше и тусклее Солнца, поэтому сигнал от планет, вращающихся вокруг них, легче обнаружить телескопами.
Поскольку красные карлики малы, планеты должны плавать неудобно близко — ближе, чем Меркурий к Солнцу — чтобы оставаться гравитационно привязанными к ним. А поскольку красные карлики прохладны по сравнению со всеми другими звездами, планеты должны быть ближе к ним, чтобы получить достаточно тепла, чтобы позволить жидкой воде собираться на их поверхности.
Среди самых заманчивых последних открытий в системах красных карликов есть такие планеты, как Проксима Центавра b, или просто Проксима B. Это самая близкая экзопланета. Есть также семь скалистых планет в соседней системе TRAPPIST-1 . Вопрос о том, смогут ли эти планеты поддерживать жизнь, до сих пор остается спорным. Ученые отмечают, что красные карлики могут извергать на свои планеты до 500 раз больше вредного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, чем Солнце выбрасывает в Солнечную систему. На первый взгляд, эта среда лишила бы атмосферы, испарила океаны и поджарила ДНК на любой планете, близкой к красному карлику.
А может, и нет. Климатические модели Земли показывают, что скалистые экзопланеты вокруг красных карликов могут быть обитаемыми, несмотря на излучение
