Когда мы смотрим на ночное небо, невольно возникает вопрос, если звёзд миллиарды, то разве только вокруг одной из них, нашего Солнца - могла появиться жизнь? Этот поиск "второй Земли" стал одной из главных задач современной астрономии, но зачем он нужен и какие результаты уже есть?
Как находят экзопланеты
До девяностых годов существование планет за пределами Солнечной системы было лишь предположением. Всё изменилось в 1995 году, когда открыли первую экзопланету у звезды 51 Пегаса. С тех пор методы поиска стали гораздо точнее.
Чаще всего используется транзитный метод. Если планета проходит перед своей звездой, её свет немного тускнеет и эти колебания фиксируют телескопы. Другой способ — измерение колебаний самой звезды под действием планеты.
Главным охотником за новыми мирами стал телескоп Кеплер, за девять лет работы он нашёл тысячи кандидатов в экзопланеты. Его преемник, телескоп TESS, продолжает эту работу, а теперь к делу подключился и Джеймс Уэбб, который способен не только фиксировать сами планеты, но и изучать состав их атмосферы.
Где искать жизнь
Начнём с простого. Учёные не ищут абсолютную копию Земли с её материками, океанами и живыми существами. На первом этапе достаточно, чтобы планета находилась в так называемой обитаемой зоне своей звезды, это та область вокруг светила, где температура не слишком высокая и не слишком низкая, то есть вода может существовать в жидком виде. Мы знаем, что жизнь на Земле не могла бы появиться без воды, поэтому именно этот критерий остаётся главным. Чтобы было понятнее, астрономы называют обитаемую зону "зоной Златовласки". В английских сказках девочка пробовала три каши - одна была слишком горячая, другая слишком холодная, а третья как раз подходящая, с планетами похожая история, только вместо каши у нас вода, если планета слишком близко к звезде, вода закипит и атмосфера может улетучиться, если слишком далеко - вода замёрзнет и поверхность окажется покрыта льдом. И только в "середине" сохраняется баланс, где могут существовать океаны и реки.
Но даже этого недостаточно, обитаемая зона у разных звёзд сильно отличается. У маленьких и тусклых красных карликов она совсем узкая, и планета должна находиться очень близко, буквально в несколько раз ближе, чем Земля к Солнцу. У более массивных и горячих звёзд зона шире, но сама звезда живёт недолго, а значит у планеты может не хватить времени для развития сложной жизни, поэтому астрономы всегда оценивают и "долгожительство" звезды.
Важна не только температура, но и наличие атмосферы, даже если планета находится в обитаемой зоне, без атмосферы вода не задержится. Венера и Марс - хороший пример, обе планеты находятся недалеко от Земли и формально в пределах солнечной "зоны Златовласки", но на Венере слишком плотная атмосфера, которая создаёт парниковый эффект и превращает поверхность в раскалённый ад, а на Марсе атмосферы почти нет, и вода в жидком виде не удерживается. В итоге условия на обеих планетах оказались непригодными для жизни, хотя на первый взгляд всё выглядело многообещающе.
Что уже нашли
Сегодня известно более пяти тысяч подтверждённых экзопланет. Среди них есть и газовые гиганты, и каменные миры, похожие на Землю, некоторые из них находятся в обитаемой зоне своих звёзд. Это не точные копии Земли, мы не знаем есть ли на них атмосферы, океаны или жизнь, но сам факт их существования говорит о том, что условия, похожие на земные, встречаются и за пределами Солнечной системы.
Например:
Kepler-186f - первая экзопланета земного типа в обитаемой зоне красного карлика.
TRAPPIST-1 - система из семи каменных планет, три из которых могут иметь воду.
Proxima Centauri b - ближайшая к нам экзопланета у звезды Проксима Центавра, всего в четырёх световых годах.
Почему это важно нам
Можно спросить, зачем вообще искать далёкие планеты, если мы всё равно не можем к ним долететь, и это нормальный вопрос, который задаёт себе почти каждый человек. Ответов здесь несколько и они не такие очевидные.
Во-первых, это фундаментальная наука, та часть знаний, без которой мы не можем осмыслить собственное существование,если Земля единственная планета с жизнью, это делает нас исключением, если же жизнь появляется в разных местах Вселенной, то мы часть чего-то большего. В первом случае на нас лежит огромная ответственность за сохранение уникального мира, во втором мы понимаем, что эволюция и жизнь - естественный процесс, а значит поиск соседей во Вселенной лишь вопрос времени.
Во-вторых, изучая другие планеты, учёные получают данные, которые напрямую помогают нам самим. Сравнивая атмосферу и климат Земли с условиями на Марсе или на экзопланетах у красных карликов, можно понять, как развивается парниковый эффект, что может ждать нашу планету через сотни тысяч лет, и какие процессы влияют на появление или исчезновение океанов. Это знания, которые нужны не только для будущего, но и для сегодняшних решений в экологии и климатологии. И наконец, есть долгосрочный взгляд, который сложно представить в рамках человеческой жизни, но он необходим. Если наша цивилизация будет существовать ещё тысячи лет, мы не сможем оставаться только на Земле, ресурсы планеты ограничены, Солнце не вечно, и рано или поздно человечество должно будет искать новые дома. Знания о ближайших землеподобных планетах станут тем фундаментом, на котором будущие поколения будут строить свою стратегию выживания.
Что дальше
В ближайшие десятилетия астрономы будут смотреть не только на то, где находятся планеты, но и на то, чем они "дышат", современные телескопы уже позволяют определять состав атмосферы у некоторых экзопланет, если в ней окажутся кислород, метан или другие вещества, которые на Земле связаны с жизнью, это станет серьёзным сигналом, что на планете может происходить что-то биологическое.
Сейчас для таких задач строятся новые инструменты. В Чили возводят Extremely Large Telescope - гигантскую наземную обсерваторию, которая сможет различать детали в атмосферах далёких миров, в космосе уже работает телескоп Джеймс Уэбб, и его возможности позволяют рассматривать планеты в инфракрасном диапазоне, в будущем к нему присоединятся ещё более специализированные аппараты. Можно сказать, что мы впервые в истории подошли к границе, где можно не просто считать планеты точками на небе, а узнавать, что в них скрыто.
Итоги
Поиск "второй Земли" - это серьёзная задача, которая определяет наше понимание Вселенной, каждый новый открытый мир даёт нам кусочек ответа на вопрос, насколько мы уникальны, одновременно эти поиски помогают лучше понять саму Землю и прогнозировать её будущее.
Где-то далеко вполне могут быть планеты, на которых развивается жизнь.