Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Как водится, за все надо платить. У этой защиты есть и другая сторона. Отражаемые магнитным полем планеты высокоэнергетические частицы попадают в радиационные пояса. У Земли не менее двух таких областей, называемых поясами Ван Аллена в честь открывшего их американского астрофизика Джеймса Ван Аллена. Эти кольцеобразные пояса высокоэнергетических частиц окружают Землю, представляя серьезную опасность для находящихся там искусственных спутников. Соответственно, газовый гигант с магнитным полем в тысячи раз сильнее земного должен быть окружен куда более опасными радиационными поясами, способными убить все живое на любом спутнике. Вот почему при подготовке космических миссий к Юпитеру и его внутренним спутникам должны быть приняты специальные меры для защиты космических аппаратов. Пригодность поверхности спутника для жизни зависит от ориентации магнитного поля планеты и от орбиты спутника.

Итак, формирование нашего пригодного для жизни спутника должно проходить внутри снеговой линии в звездной системе и внутри околопланетной снеговой линии. Достигнув размера, позволяющего удерживать атмосферу, он должен мигрировать вместе с планетой к центру системы, в зону умеренных температур. Температура на поверхности спутника должна быть настолько высокой, чтобы лед мог растаять и превратиться в озера воды, но она не должна быть слишком высокой — иначе условия в океанских глубинах окажутся не самыми благоприятными. Возможность поддержания умеренного климата зависит от орбиты спутника. Если ему удастся уклониться от радиационных поясов, а влияние на него планеты не будет чрезмерным, то на спутнике может запуститься продолжительный цикл геологической активности. Именно так может появиться на свет настоящий Эндор.

Учитывая, что наши газовые гиганты находятся в холодных дальних областях Солнечной системы, о процессе формирования спутника с пригодной для жизни поверхностью мы можем рассуждать только умозрительно. Чтобы подтвердить эти теории, мы должны найти экзоспутник.

К настоящему моменту нам не удалось обнаружить ни одного спутника на орбите вокруг планеты за пределами нашей Солнечной системы. Однако, если Рене Геллер не ошибся в своем прогнозе, мы, возможно, стоим на пороге лавины открытий. Как лучше всего искать экзоспутники?

Найти маленькую планету рядом с куда более массивной и яркой звездой — уже колоссальная проблема. Неудивительно, что поиски спутника сопряжены с огромными трудностями. Существует ряд подходов, с помощью которых астрономы пытаются распознать следы существования сопровождающих планету тел. С одним из них мы уже знакомы.

В главе 6 мы упоминали планеты, проходящие по диску звезды Кеплер-138, — измерения их удивительно малых масс были проведены как раз в процессе поиска экзоспутников. Ученые хотели установить едва заметные изменения времени между появлениями при прохождении, вызванные притяжением движущегося по орбите вокруг планеты спутника. Правда, в том конкретном случае небольшие колебания орбиты планеты Кеплер-138 d, как оказалось, были вызваны притяжением ее соседки — Кеплер-138 c. Хотя среди обнаруженных объектов не было экзоспутников, полученный результат подтвердил эффективность метода, выявляющего их влияние.

Еще одна возможность распознать спутник — зафиксировать дополнительное ослабление света звезды при прохождении планеты по ее диску. Если спутник и планета находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, спутник сам по себе может вызвать дополнительное падение яркости, заслоняя свет звезды. Согласно другой гипотезе, спутник и планета могут совместно вызывать единичное падение яркости, но при этом общее количество загороженного ими света уменьшается при перемещении спутника с одного края планеты на другой — спереди или сзади.

Проект, цель которого — поиск этих крошечных колебаний яркости и пересечений при прохождении, называется HEK (Hunt for Exomoons with Kepler — «Поиск экзолун с помощью телескопа «Кеплер»). Возглавляет этот проект Дэвид Киппинг, изучавший планеты в системе Кеплер-138. В рамках HEK исследуются планеты, обнаруженные телескопом «Кеплер» с помощью транзитного метода, с целью выявления признаков скрытых спутников. Учитывая уровень чувствительности этого телескопа, не стоит надеяться на обнаружение спутника с массой как у Марса, а вот спутник приблизительно вдвое массивнее Марса найти вполне можно. Такому большому спутнику трудно сформироваться в околопланетном диске; скорее всего, это будет захваченный спутник вроде Тритона. Пока участникам HEK не удалось найти ни одного экзоспутника, но в ходе тщательного изучения данных «Кеплера» обнаружился ряд скрытых планет, что само по себе может служить неплохим утешением.

Как это ни странно, еще одним возможным способом выявления экзоспутников может стать прямое наблюдение. Мы знаем, насколько трудно различить тусклый силуэт планеты на фоне пышущей адским пламенем звезды. Кажется, что поиски спутника в этом случае заведомо обречены на провал. Однако это далеко не всегда так. Благодаря дополнительному нагреву со стороны планеты спутники могут оставаться горячими и светиться в течение длительного времени, даже когда они находятся вдали от звезды. Чувствительные телескопы последнего поколения вполне могут зафиксировать эти аномальные тепловые детали в инфракрасном спектре.

Комбинации спутников и каменистых миров, которые мы начинаем обнаруживать, открывают широкие возможности для поиска жизни. Но как мы узнаем, что где-то там живут наши внеземные соседи?

«Как вы думаете, сколько времени нам понадобиться, чтобы найти жизнь на другой планете?»

С этим вопросом ко мне обратился Мишель Майор, исследователь, открывший экзопланету 51 Пегаса b и положивший начало науке, которой посвящена эта часть книги. Незадолго до того, в 2015 г., он получил престижную премию Киото за достижения в области фундаментальных наук. На торжествах по случаю вручения награды обсуждались различные аспекты изучения экзопланет, а во время перерыва на кофе Майор любезно выслушал мой скомканный рассказ о том, чем я занимаюсь. Заданный им вопрос показывает, что тема поиска внеземной жизни по-прежнему ставит в тупик даже первопроходцев изучения внесолнечных планет.

Когда мы начали находить небольшие планеты, движущиеся вокруг своих звезд по орбитам, которые потенциально могут обеспечивать умеренную температуру на их поверхности, мы стали все чаще сравнивать их с Землей, пытаясь обнаружить сходство. Может ли какая-то из этих планет не просто быть пригодной для жизни, но и на самом деле быть населена живыми существами? Первый шаг на пути к ответу — задуматься, какие формы жизни мы можем обнаружить с наибольшей вероятностью. Учитывая значительное разнообразие условий, в которых могут выживать микроорганизмы, предполагается, что микробы вне Земли должны встречаться намного чаще, чем разумная жизнь. Но как найти то, что не способно самостоятельно заявить о своем существовании?