Что такое «зона Златовласки»? Галактическая обитаемая зона.

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 - 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. 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».

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.

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.

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. 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».

Пример системы нахождения обитаемой зоны в зависимости от типа звёзд.

В астрономии, обитаемая зона , зона обитаемости , зона жизни (habitable zone, HZ ) - это условная область в космосе, определённая из расчёта, что условия на поверхности находящихся в ней будут близки к условиям на и будут обеспечивать существование воды в жидкой фазе. Соответственно, такие планеты (или их ) будут благоприятны для возникновения жизни, похожей на земную. Вероятность возникновения жизни наиболее велика в обитаемой зоне в окрестностях (circumstellar habitable zone, CHZ ), находящейся при этом в обитаемой зоне (galactic habitable zone, GHZ ), хотя исследования последней пока находятся в зачаточном состоянии.

Следует отметить, что нахождение планеты в обитаемой зоне и её благоприятность для жизни не обязательно связаны: первая характеристика описывает условия в планетной системе в целом, а вторая - непосредственно на поверхности небесного тела.

В англоязычной литературе обитаемую зону также называют зоной Златовласки (Goldilocks Zone ). Это название представляет собой отсылку к английской сказке Goldilocks and the Three Bears , на русском языке известной под названием «Три медведя». В сказке Златовласка пытается воспользоваться несколькими наборами из трёх однородных предметов, в каждом из которых один из предметов оказывается чересчур большим (твёрдым, горячим и т. п.), другой - чересчур маленьким (мягким, холодным…), а третий, промежуточный между ними, предмет оказывается «в самый раз». Аналогично, для того, чтобы оказаться в обитаемой зоне, планета не должна находиться ни слишком далеко от звезды, ни слишком близко к ней, а на «правильном» удалении.

Обитаемая зона звезды

Границы обитаемой зоны установлены, исходя из требования наличия на находящихся в ней планетах воды в жидком состоянии, поскольку она является необходимым растворителем во многих биохимических реакциях.

За внешней границей обитаемой зоны планета не получает достаточно солнечной радиации, чтобы компенсировать потери на излучение, и её температура опустится ниже точки замерзания воды. Планета, расположенная ближе к светилу, чем внутренняя граница обитаемой зоны, будет чрезмерно нагреваться его излучением, в результате чего вода испарится.

Расстояние от звезды, где это явление возможно, вычисляется по размеру и светимости звезды. Центр обитаемой зоны для конкретной звезды описывается уравнением:

{\displaystyle d_{AU}={\sqrt {L_{star}/L_{sun}}}} , где: - средний радиус обитаемой зоны в , - болометрический показатель (светимость) звезды, - болометрический показатель (светимость) .

Обитаемая зона в Солнечной системе

Существуют различные оценки того, где простирается обитаемая зона в :

Внутренняя граница, а.e.	Внешняя граница, а. е.	Источник	Примечания
0,725	1,24	Dole 1964	Оценка в предположении оптически прозрачной и фиксированного альбедо.
0,95	1,01	Hart et al. 1978, 1979	Звёзды K0 и дальше не могут иметь обитаемой зоны
0,95	3,0	Fogg 1992	Оценка с использованием углеродных циклов
0,95	1,37	Kasting et al. 1993
-	1-2 % дальше…	Budyko 1969, Sellers 1969, North 1975	…приводит к глобальному оледенению.
4-7 % ближе…	-	Rasool & DeBurgh 1970	…и океаны не сконденсируются.
-	-	Schneider and Thompson 1980	Критика Hart.
-	-	Kasting 1991
-	-	Kasting 1988	Водяные облака могут сузить обитаемую зону, поскольку они повышают альбедо, и тем самым противодействуют парниковому эффекту.
-	-	Ramanathan and Collins 1991	Парниковый эффект для инфракрасного излучения имеет более сильное влияние, чем повышенное из-за облаков альбедо, и Венера должна была быть сухой.
-	-	Lovelock 1991
-	-	Whitemire et al. 1991

Галактическая обитаемая зона

Соображения насчёт того, что местоположение планетной системы, находящейся в пределах галактики, должно оказывать влияние на возможность развития жизни, привело к концепции т. н. «галактической обитаемой зоны» (GHZ , galactic habitable zone ). Концепцию развил в 1995 году Гиллермо Гонсалес , несмотря на её оспаривание.

Галактическая обитаемая зона представляет собой, по имеющимся на данный момент представлениям, кольцеобразный регион расположенный в плоскости галактического диска. По оценкам, в обитаемая зона расположена в регионе от 7 до 9 кпк от центра галактики, расширяющемся со временем и содержащем звёзды возрастом от 4 до 8 миллиардов лет. Из этих звёзд 75 % старше Солнца.

В 2008 году группа учёных опубликовала проведённое обширное компьютерное моделирование, в соответствии с которым, по крайней мере, в галактиках, подобных Млечному Пути, звёзды, подобные Солнцу, могут мигрировать на большие расстояния. Это противоречит концепции, что некоторые зоны галактики более пригодны для образования жизни, чем другие.

Поиск планет в обитаемой зоне

Планеты в обитаемых зонах крайне интересны для учёных, которые ищут как внеземную жизнь, так и будущие дома для человечества.

Уравнение Дрейка, которое пытается определить вероятность внеземной разумной жизни, включает переменную (n e ) в качестве числа жизнепригодных планет в звёздных системах с планетами. Нахождение Златовласки помогает уточнить значения для этой переменной. Крайне низкие значения могут подтвердить гипотезу уникальной Земли, которая утверждает, что серия крайне маловероятных случаев и событий привела к зарождению жизни на . Высокие значения могут усилить принцип заурядности Коперника в положении: большое количество планет Златовласки означает, что Земля не уникальна.

Поиск одинаковых по размеру с Землёй планет в обитаемых зонах звёзд - ключевая часть миссии , которая использует (запущен 7 марта 2009 года, UTC) для обследования и сбора характеристик планет в обитаемых зонах. На апрель 2011 года было обнаружено 1235 возможных планет, из которых 54 расположены в обитаемых зонах.

Первая подтверждённая экзопланета в обитаемой зоне - Kepler-22 b - была обнаружена в 2011 году. На 3 февраля 2012 года известно четыре достоверно подтверждённых планеты, находящихся в обитаемых зонах своих звёзд.

Зона обитаемости, которая по-английски называется habitable zone , - это область в космосе с наиболее благоприятными условиями для жизни земного типа. Термин habitat значит, что соблюдены практически все условия для жизни, просто мы этого не видим. Пригодность для жизни определяется следующими факторами: наличием воды в жидкой форме, достаточно плотной атмосферой, химическим разнообразием (простые и сложные молекулы на основе H, C, N, O, S и P) и наличием звезды, которая приносит необходимое количество энергии.

История изучения: планеты земного типа

С точки зрения астрофизики было несколько стимулов к возникновению понятия зоны обитаемости. Рассмотрим нашу Солнечную систему и четыре планеты земного типа: Меркурий, Венеру, Землю и Марс. У Меркурия нет атмосферы, и он находится слишком близко к , поэтому не очень нам интересен. Это планета с печальной судьбой, потому что, даже будь у нее атмосфера, она была бы унесена солнечным ветром, то есть непрерывно истекающим из короны звезды потоком плазмы.

Рассмотрим остальные планеты земного типа в Солнечной системе - это Венера, Земля и Марс. Они возникли практически в одном месте и при одинаковых условиях ~ 4,5 миллиардов лет назад. И поэтому с точки зрения астрофизики их эволюция должна быть довольно схожей. Сейчас, в начале космической эры, когда мы продвинулись в изучении этих планет при помощи космических аппаратов, полученные результаты показали экстремально различные условия на этих планетах. Теперь мы знаем, что на Венере очень высокое давление и очень жарко на поверхности, 460–480 °C - это температуры, при которых многие вещества даже плавятся. И с первых панорамных снимков поверхности мы увидели, что она совершенно неживая и практически не приспособлена к жизни. Вся поверхность - это один материк.

// Изображение: Планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля, Марс. (commons.wikimedia.org)

С другой стороны, Марс. Это холодный мир. Марс потерял атмосферу. Это опять же пустынная поверхность, хотя там есть горы и вулканы. Атмосфера из углекислого газа очень разреженная; если вода там и была, то она вся вымерзла. На Марсе есть полярная шапка, и последние результаты миссии к Марсу говорят о том, что под песчаным покрытием - реголитом - существует лед.

И Земля. Очень благоприятная температура, вода не замерзает (по крайней мере, не всюду). И именно на Земле возникла жизнь - как примитивная, так и многоклеточная, разумная жизнь. Казалось бы, мы видим небольшую часть Солнечной системы, в которой сформировались три планеты, называемые планетами земного типа, но их эволюция совершенно разная. И на этих первых представлениях о возможных путях эволюции самих планет и возникла идея о зоне обитаемости.

Границы зоны обитаемости

Астрофизики наблюдают и исследуют окружающий нас мир, окружающее нас космическое пространство, то есть нашу Солнечную систему и планетные системы у других звезд. И чтобы как-то систематизировать, куда смотреть, какими объектами интересоваться, нужно понимать, как определять зону обитаемости. Мы всегда полагали, что у других звезд должны быть планеты, но инструментальные возможности позволили нам открыть первые - планеты, расположенные за пределами Солнечной системы, - всего лишь 20 лет назад.

Как определяются внутренние и внешние границы зоны обитаемости? Считается, что в нашей Солнечной системе обитаемая зона находится на расстоянии от 0,95 до 1,37 астрономических единиц от Солнца. Мы знаем, что Земля - это 1 астрономическая единица (а. е.) от Солнца, Венера - 0,7 а. е., Марс - 1,5 а. е. Если мы знаем светимость звезды, то посчитать центр зоны обитаемости очень легко - нужно просто взять корень квадратный из отношения светимости этой звезды и отнести к светимости Солнца, то есть:

Rае=(Lзвезда/Lсолнце)½.

Здесь Rае - средний радиус зоны обитаемости в астрономических единицах, а Lзвезда и Lсолнце - болометрические показатели светимости искомой звезды и Солнца соответственно. Границы обитаемой зоны установлены, исходя из требования наличия на находящихся в ней планетах воды в жидком состоянии, поскольку она является необходимым растворителем во многих биомеханических реакциях. За внешней границей обитаемой зоны планета не получает достаточно солнечной радиации, чтобы компенсировать потери на излучение, и ее температура опустится ниже точки замерзания воды. Планета, расположенная ближе к светилу, чем внутренняя граница обитаемой зоны, будет чрезмерно нагреваться его излучением, в результате чего вода испарится.

Более строго внутренняя граница определяется как расстоянием планеты от звезды, так и составом ее атмосферы и в особенности наличием так называемых парниковых газов: паров воды, углекислого газа, метана, аммиака и других. Как известно, парниковые газы вызывают разогрев атмосферы, что в случае катастрофически нарастающего парникового эффекта (например, ранняя Венера) приводит к испарению воды с поверхности планеты и потере из атмосферы.

Внешняя граница - это уже другая сторона вопроса. Она может быть значительно дальше, когда энергии от Солнца приходит мало и присутствие парниковых газов в атмосфере Марсе недостаточно, чтобы парниковый эффект создавал мягкий климат. Как только становится недостаточным количество энергии, парниковые газы (пары воды, метан и так далее) из атмосферы конденсируют, выпадают как дождь либо как снег и так далее. И собственно парниковые газы накопились под полярной шапкой на Марсе.

Про зону обитаемости для звезд вне нашей Солнечной системы очень важно говорить одно слово: потенциальная - зона потенциальной обитаемости, то есть в ней соблюдены условия необходимые, но недостаточные для формирования жизни. Здесь надо говорить о жизнепригодности планеты, когда в игру вступает целый ряд геофизических и биохимических явлений и процессов, таких как наличие у планеты магнитного поля, тектоники плит, продолжительность планетных суток и так далее. Перечисленные явления и процессы сейчас активно изучаются в новом направлении астрономических исследований - астробиологии.

Поиск планет в обитаемой зоне

Астрофизики просто ищут планеты, а затем уже определяют, находятся ли они в зоне обитаемости. Из астрономических наблюдений можно увидеть, где эта планета находится, где расположена ее орбита. Если в обитаемой зоне, то сразу же интерес к этой планете возрастает. Далее нужно изучать эту планету в других аспектах: атмосфера, химическое разнообразие, наличие воды и источник тепла. Это уже чуть-чуть выводит нас за скобки понятия «потенциальная». Но главная проблема в том, что все эти звезды расположены очень далеко.

Одно дело - увидеть планету у звезды, подобной Солнцу. Есть целый ряд экзопланет, подобных нашей Земле, - так называемые суб- и суперземли, то есть планеты с радиусами, близкими или немного превышающими радиус Земли. Астрофизики изучают их, исследуя атмосферу, поверхности мы не видим - только в единичных случаях, так называемых direct imaging , когда мы видим только очень далекую точку. Поэтому мы должны изучать, есть ли у этой планеты атмосфера, а если есть, то какой ее состав, какие там газы и так далее.

// Изображение: Экзопланета (красная точка слева) и коричневый карлик 2M1207b (посередине). Первый снимок, сделанный с помощью технологии direct imaging в 2004 году. Credit: ESO/VLT

В широком смысле поиски жизни вне Солнечной системы, да и в Солнечной системе - это поиски так называемых биомаркеров. Полагают, что биомаркеры - это химические соединения биологического происхождения. Мы знаем, что основным биомаркером на Земле, например, является присутствие кислорода в атмосфере. Мы знаем, что на ранней Земле было очень мало кислорода. Простейшая, примитивная жизнь возникла рано, многоклеточная жизнь возникла достаточно поздно, не говоря уже о разумной. Но затем за счет фотосинтеза начал формироваться кислород, изменилась атмосфера. И это один из возможных биомаркеров. Сейчас из других теорий мы знаем, что есть целый ряд планет с кислородными атмосферами, но формирование молекулярного кислорода там вызвано не биологическими, а обычными физическими процессами, скажем разложением паров воды под воздействием звездного ультрафиолетового излучения. Поэтому весь энтузиазм по поводу того, что, как только мы увидим молекулярный кислород, это будет уже биомаркер, - он не совсем оправдан.

Миссия «Кеплер»

Космический телескоп (КТ) «Кеплер» - одна из самых результативных астрономических миссий (конечно, после космического телескопа ). Она нацелена на поиск планет. Благодаря КТ «Кеплер» мы совершили качественный скачок в исследовании экзопланет.

КТ «Кеплер» был ориентирован на один способ открытия - так называемые транзиты, когда фотометр - единственный инструмент на борту спутника - отслеживал изменение яркости звезды в момент прохождения планеты между ней и телескопом. Это давало информацию об орбите планеты, ее массе, температурном режиме. И это позволило определить на первой части этой миссии порядка 4500 потенциальных кандидатов в планеты.

// Космический телескоп «Кеплер» (NASA)

В астрофизике, астрономии и, наверное, во всем естествознании принято подтверждать открытия. Фотометр фиксирует, что у звезды меняется яркость, но что это может значить? Может быть, у звезды какие-то внутренние процессы приводят к изменениям; проходят планеты - она затемняется. Поэтому необходимо смотреть на периодичность изменений. Но чтобы точно сказать, что там есть планеты, нужно еще каким-то способом подтвердить это - например, изменением лучевой скорости звезды. То есть сейчас около 3600 планет - это подтвержденные несколькими способами наблюдений планеты. А потенциальных кандидатов почти 5000.

Проксима Центавра

В августе 2016 года было получено подтверждение присутствия планеты, получившей наименование Проксима b, у звезды Проксима Центавра. Почему это так всех заинтересовало? По очень простой причине: это ближайшая к нашему Солнцу звезда на расстоянии 4,2 световых года (то есть свет покрывает это расстояние за 4,2 года). Это самая близкая к нам экзопланета и, возможно, ближайшее к Солнечной системе небесное тело, на котором может существовать жизнь. Первые измерения были получены в 2012 году, но, так как эта звезда является холодным красным карликом, нужно было провести очень длинный ряд измерений. И целый ряд научных групп Европейской южной обсерватории (ESO) наблюдали звезду в течение нескольких лет. Они сделали веб-сайт, он называется Pale Red Dot (palereddot.org - прим. ред.), то есть ‘бледно-красная точка’, и там выкладывали наблюдения. Астрономы привлекали разных наблюдателей, и можно было отслеживать результаты наблюдений в открытом доступе. Так, можно было проследить за самим процессом открытия этой планеты практически онлайн. А название программы наблюдений и веб-сайта восходит к термину Pale Red Dot , предложенному известным американским ученым Карлом Саганом для изображений планеты Земля, передаваемых космическими аппаратами из глубин Солнечной системы. Когда мы пытаемся найти планету, подобную Земле, в других звездных системах, то мы можем попытаться представить, как наша планета выглядит из глубин космоса. Этот проект назвали Pale Blue Dot (‘бледно-голубая точка’), потому что из космоса из-за светимости атмосферы наша планета видна как голубая точка.

Планета Проксима b оказалась в зоне обитаемости своей звезды и относительно близко к Земле. Если мы, планета Земля, находимся на 1 астрономической единице от своей звезды, то эта новая планета - на 0,05, то есть в 200 раз ближе. Но звезда слабее светит, она более холодная, и уже на таких расстояниях она попадает в так называемую зону приливного захвата. Как Земля захватила Луну и они вместе вращаются, такая же ситуация и тут. Но при этом одна сторона планеты разогрета, а вторая холодная.

// Изображение: Предполагаемый ландшафт Проксимы Центавра b в представлении художника (ESO/M. Kornmesser)

Существуют такие климатические условия, система ветров, которая обменивается теплом между прогретой частью и темной частью, и на границах этих полушарий могут быть довольно благоприятные условия для жизни. Но проблема с планетой Проксима Центавра b в том, что родительская звезда - красный карлик. Красные карлики живут довольно долго, но у них есть одно специфическое свойство: они очень активны. Там происходят звездные вспышки, корональные выбросы массы и так далее. Опубликовано уже довольно много научных статей по этой системе, где, например, говорят, что, в отличие от Земли, там в 20–30 раз выше уровень ультрафиолетового излучения. То есть, чтобы на поверхности были благоприятные условия, атмосфера должна быть достаточно плотная, чтобы защищать от излучения. Но это единственная ближайшая к нам экзопланета, которую можно будет детально изучить при помощи следующего поколения астрономических инструментов. Наблюдать ее атмосферу, посмотреть, что там происходит, есть ли парниковые газы, какой там климат, есть ли там биомаркеры. Астрофизики будут изучать планету Проксима b, это горячий объект для исследований.

Перспективы

Мы ждем несколько новых наземных и космических телескопов, новые инструменты, которые будут запущены. У нас в России это будет космический телескоп «Спектр-УФ». Институт астрономии РАН активно работает над этим проектом. В 2018 году будет запущен американский космический телескоп им. Джеймса Уэбба - это следующее поколение по сравнению с КТ им. Хаббла. У него разрешение будет гораздо выше, и мы сможем у тех экзопланет, о которых мы знаем, наблюдать состав атмосферы, как-то разрешать их структуру, климатическую систему. Но надо понимать, что это общий астрономический инструмент - естественно, там будет очень большая конкуренция, как и на КТ им. Хаббла: кто-то галактики хочет смотреть, кто-то - звезды, кто-то еще что-то. Планируется несколько специализированных миссий по исследованию экзопланет, например НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite ). Собственно, в ближайшие 10 лет можно ожидать существенное продвижение наших знаний об экзопланетах в целом и о потенциально обитаемых экзопланетах, подобных Земле, в частности.

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…