Александр Громов - Удивительная Солнечная система

Чувствительность аппаратуры «Кеплера» позволила окончательно покончить с монополией «юпитеров» – стали открываться «экзонептуны», причем в большом количестве (662 из 1235). Но для нас, конечно, интереснее планеты, хоть сколько-нибудь похожие на Землю. В числе упомянутых 1235 кандидатов в экзопланеты находится 68 объектов, сравнимых по размерам с Землей. Строго говоря, поиск таких экзопланет и есть главная задача «Кеплера».

Помните планету у «железной звезды» из знаменитого романа И.А. Ефремова «Туманность Андромеды»? Масса в двадцать с лишним раз больше Земли, тройная тяжесть на поверхности… Нечто массивнее Нептуна, только находящееся ближе к центральному светилу. Неуютное место. Конечно, такую планету никто не станет сравнивать с Землей – сравнивают менее массивные экзопланеты. И все-таки все они, открытые на сегодняшний день, массивнее Земли; наименьшая из них по массе (Глизе 581 е) в 1,7 раза массивнее Земли – и это еще нижняя граница оценки ее массы. Неудивительно, что за подобными экзопланетами закрепилось прозвище «сверхземли».

Первая «сверхземля» (7,5 массы Земли), обращающаяся вокруг нормальной (не нейтронной) звезды, была открыта в 2005 году у звезды Глизе 876. Не следует думать, как это делают забывшие школьную физику люди, что сила тяжести на поверхности такой экзопланеты в 7,5 раза превысит силу тяжести на поверхности Земли. Из ньютонова закона всемирного тяготения следует, что при увеличении массы планеты и неизменной плотности сила тяжести на ее поверхности будет возрастать не линейно, а как корень кубический. Так что если средняя плотность экзопланеты у звезды Глизе 876 равна земной, то сила тяжести на ее поверхности превысит земную лишь в 1,95 раза – все равно многовато, но уже легче. А если принять то же предположение, рассматривая «сверхземлю» у звезды MOA-2007-BLG-192Lb, имеющую массу 3,3 массы Земли, то выйдет, что сила тяжести составит там «всего» 1,49 земной – тренированный человек сможет выдержать ее довольно продолжительное время.

Но главное – главное! – состоит в том, что меньшие экзопланеты пока просто не открыты, а не в том, что их не существует. Взглянем на Солнечную систему – разве мелкие тела численно не преобладают в ней над крупными? Можно поставить годовое жалованье против старой подметки на то, что планеты вроде Земли, Венеры или Марса распространены в Галактике куда более широко, чем «горячие юпитеры», «экзо-нептуны» и «сверхземли». Риска проиграть никакого!

Но если у массивной экзопланеты и плотность высокая, тогда, конечно, другое дело. В 2009 году среди экзопланет объявился рекордсмен по малости размеров: диаметр экзопланеты Kepler-10b всего в 1,4 раза больше диаметра Земли, и при этом ее масса почти в 5 раз превышает земную. У этой экзопланеты потрясающе высокая средняя плотность: 8,8 г/см 3– выше плотности железа и меди! Стало быть, человек на этой экзопланете весил бы раза в два с половиной больше, чем на Земле.

К счастью, человеку делать там совершенно нечего. Экзопланета Kepler-iob обращается вокруг своей звезды по орбите радиусом всего 0,017 а.е., что в 20 с лишним раз меньше среднего расстояния между Солнцем и Меркурием, и вдобавок повернута к светилу одной стороной, как Луна к Земле. Температура на освещенной стороне этой планеты превышает 1500 °C. Пожалуй, не следует особенно расстраиваться из-за того, что этот поджаренный мирок удален от нас на расстояние в 600 световых лет…

Возле некоторых звезд открыты не только отдельные экзопланеты, но и целые семьи экзопланет. На сегодняшний день рекордсменом считается звезда, получившая обозначение Kepler-11 и по основным физическим параметрам похожая на Солнце. Вокруг этой звезды, чья видимая яркость не достигает и 14-й звездной величины, обращается целых 6 экзопланет с массами от 2 до 13,5 земных, причем у пяти из них радиусы орбит настолько малы, что их массы удалось вычислить по взаимному гравитационному влиянию. Эти пять орбит целиком поместились бы внутри орбиты Меркурия, и лишь орбита шестой экзопланеты, самой дальней из обнаруженных, располагалась бы между орбитами Меркурия и Венеры. Эта экзопланета вчетверо крупнее Земли по диаметру, а год на ней длится 118 земных суток.

Необычно и странно! Мы психологически готовы к тому, что такая «сутолока» на ближних орбитах может возникнуть у тусклой маломассивной звезды, но не у звезды, похожей на Солнце. Устойчивы ли орбиты этих экзопланет и не грозит ли одной или нескольким из них быть выброшенными из системы взаимными гравитационными возмущениями, а оставшимся перейти на резко эллиптические орбиты? И нет ли в той системе меньших экзопланет, более похожих на Землю, на более дальних орбитах?

Возможно, и есть. Не исключены и газовые гиганты вроде Юпитера и Сатурна, если только плоскости их орбит хотя бы слегка наклонены к лучу зрения. Ведь уже из того факта, что эта планетная система была открыта «Кеплером», использующим затменный метод, следует, что мы находимся почти точно в плоскости орбит обнаруженных шести экзопланет. «Почти» – этим все сказано. Удаленная экзопланета, проходя между нами и своей звездой, уже не будет проецироваться на диск звезды, и «Кеплер», разумеется, ничего не зафиксирует. Часто ли мы с вами можем наблюдать прохождение Меркурия и Венеры по диску Солнца?

Естественно, нас прежде всего интересуют экзопланеты с условиями, в принципе допускающими возникновение и развитие жизни. Обнаружены ли такие экзопланеты?

Да. Не станем размышлять на тему, может ли зародиться небелковая жизнь на планете, покрытой жидким аммиаком или метаном. Но на 54 из 1235 экзопланет, найденных «Кеплером», в принципе может существовать жидкая вода. Не такой уж малый процент, особенно если учесть, что землеподобные планеты хуже «ловятся», а значит, реально их может быть гораздо больше.

В оптимистическом предположении, выдвинутом американским астрономом Уэсли Траубом, около трети похожих на Солнце звезд имеют по меньшей мере одну землеподобную планету, где может существовать жидкая вода, а значит, возможна жизнь. Так ли это? А если так, то радоваться ли нам тому, что мы, возможно, не одни во Вселенной, или, напротив, опасаться?

И под конец главы – чуточку экзотики. В 1997 году автор этой книги написал роман «Ватерлиния», где выдумал насквозь жидкую планету Капля. По диаметру она была вдвое больше

Земли и состояла практически из одной воды – лишь в самом центре могло быть небольшое ядро из горных пород и своеобразного льда, находящегося под большим давлением. И что же? В 2009 году астрономы нашли экзопланету GJ 1214 Ь, предположительно состоящую на 75 % (по массе) из воды и только на 25 % – из каменных пород и железа. Теоретические выкладки показывают, что планета массой 6–8 масс Земли, образовавшаяся далеко от своей звезды и состоящая преимущественно изо льда, может на ранней стадии эволюции системы мигрировать ближе к звезде, где и «растает». Нормальной газовой планетой она не станет (мала масса), но вполне может стать водной планетой.