Представьте себе планету, где утром встает красное солнце, а в небе видны сразу несколько лун. Где день длится всего 18 часов, а год — три недели. Такие миры существуют не только в фантастических романах. За последние тридцать лет астрономы обнаружили более 5000 экзопланет — планет, вращающихся вокруг других звезд.
Среди этого космического зоопарка ученые особенно интересуются планетами, напоминающими нашу Землю. Не потому что мы ищем новый дом для человечества, а потому что именно на таких планетах может существовать жизнь в знакомой нам форме.
Охотники за планетами
До 1995 года экзопланеты оставались теоретическими объектами. Первую планету у обычной звезды обнаружили швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Кело. Их открытие кардинально изменило наше представление о Вселенной и принесло Нобелевскую премию.
Сегодня у астрономов есть несколько способов "поймать" далекие миры. Самый успешный — транзитный метод. Когда планета проходит между своей звездой и наблюдателем на Земле, яркость звезды слегка уменьшается. Это как если бы вы смотрели на включенную лампочку, а перед ней пролетела муха — свет на мгновение потускнел.
Космический телескоп "Кеплер" использовал именно этот метод и за девять лет работы обнаружил более 2700 экзопланет. Причем многие открытия произошли уже после того, как телескоп перестал работать в 2018 году — настолько много данных он собрал.
Другой способ — метод лучевых скоростей. Планета своим гравитационным притяжением заставляет звезду слегка "покачиваться". Эти крошечные колебания можно зафиксировать с помощью спектрографов. Представьте танцора, который кружится с невидимой партнершей — по его движениям можно понять, что партнерша существует.
Золотая зона жизни
Не всякая планета может стать домом для жизни. Слишком близко к звезде — и вода закипит. Слишком далеко — превратится в лед. Астрономы выделяют особую "зону обитаемости" или "зону Златовласки", где температура как раз подходящая для существования жидкой воды.
Одна из самых интригующих находок — система TRAPPIST-1, расположенная в 40 световых годах от нас. Вокруг небольшого красного карлика вращается семь планет размером примерно с Землю. Три из них находятся в зоне обитаемости. На таких планетах теоретически может существовать жидкая вода.
Особенно интересна четвертая планета — TRAPPIST-1e. В 2024 году телескоп "Джеймс Уэбб" внимательно изучил ее атмосферу. Оказалось, что первичная водородная атмосфера, которая образовалась при рождении планеты, вероятно, исчезла под воздействием звездного излучения. Это хорошая новость: значит, у планеты может быть вторичная атмосфера, более подходящая для жизни.
Технологическая революция
Телескоп "Джеймс Уэбб" открыл новую эру в изучении экзопланет. Этот космический гигант способен не только обнаруживать планеты, но и изучать состав их атмосфер. По спектру света, прошедшего через атмосферу планеты во время транзита, можно определить, какие газы там присутствуют.
Недавно "Уэбб" совершил настоящий подвиг — сделал первую прямую фотографию экзопланеты. Планета размером с Сатурн вращается вокруг молодой звезды TWA 7 в 111 световых годах от нас. Получить прямое изображение экзопланеты невероятно сложно — это как пытаться сфотографировать светлячка, сидящего рядом с прожектором.
Кандидаты на звание "второй Земли"
Среди тысяч известных экзопланет несколько особенно похожи на нашу планету. Kepler-452b называют "старшим двоюродным братом Земли". Эта планета всего на 60% больше нашей и получает от своей звезды лишь на 10% больше энергии, чем Земля от Солнца.
Kepler-186f стала первой планетой размером с Землю, найденной в зоне обитаемости. Она получает от своего красного карлика примерно треть того солнечного света, что достается Земле — как если бы наша планета находилась на орбите Марса.
Proxima Centauri b — ближайшая к нам экзопланета, расположенная всего в 4,2 световых годах. Правда, условия там суровые: планета, вероятно, повернута к звезде одной стороной, как Луна к Земле. На дневной стороне может быть адская жара, а на ночной — космический холод.
Поиск признаков жизни
Найти планету — это только первый шаг. Гораздо сложнее определить, есть ли на ней жизнь. Астрономы ищут так называемые биосигнатуры — следы биологической активности в атмосферах экзопланет.
Кислород — один из главных кандидатов. На Земле почти весь кислород в атмосфере производят растения и бактерии. Найти кислород в атмосфере экзопланеты было бы сенсацией. Правда, кислород может появляться и без жизни, поэтому ученые ищут комбинации газов, которые могут возникнуть только при участии живых организмов.
Метан тоже интересует астрономов. На Земле его производят как живые организмы, так и геологические процессы. Если в атмосфере планеты одновременно есть метан и кислород, это может указывать на биологическую активность — ведь эти газы быстро реагируют друг с другом и исчезают.
Взгляд в будущее
В 2027 году к "армии" охотников за экзопланетами присоединится космическая обсерватория "Нэнси Грейс Роман". Она объединит лучшие качества "Хаббла" и "Джеймса Уэбба" и сможет искать планеты разными методами одновременно.
Наземные телескопы тоже не стоят на месте. Крайне большой телескоп (ELT) с зеркалом диаметром 39 метров сможет напрямую фотографировать планеты размером с Землю и изучать их атмосферы с невиданной детализацией.
По оценкам астрономов, только в нашей галактике может быть миллиарды планет, пригодных для жизни. Каждая новая находка приближает нас к ответу на главный вопрос: одни ли мы во Вселенной?