Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

Вскоре американские ученые открыли еще две планеты, расположенные близ звезды 70 в созвездии Девы и звезды 47 в созвездии Большой Медведицы. Обе эти звезды удалены от нас на несколько десятков световых лет. Обе – по своим размерам, массе и температуре – похожи на Солнце. Однако их планеты мало чем напоминали Землю. Одна двигалась слишком близко от своего солнца, другая – чересчур далеко от него, на расстоянии более двух астрономических единиц. Поэтому на поверхности одной из них царит непереносимый жар, а на другой – вечный холод.

В последующие пятнадцать лет открытия посыпались как из рога изобилия. По данным на 28 октября 2011 года было обнаружено 695 внесолнечных планет. Вот лишь некоторые памятные вехи.

Август 1996 года: первая планета близ двойной звезды 55 Cancri (созвездие Рака; теперь там известно уже пять планет).

Апрель 1999 года: первая внесолнечная планетная система, она расположена близ звезды U Андромеды.

Апрель 2005 года: первая планета близ коричневого карлика 2М1207.

Август 2005 года: планета в тройной звездной системе HD 188753A («Конечно, рассветы на этой планете должны быть фантастические – в ее небе появляются сразу три солнца, красное, оранжевое и белое, – отмечал на страницах журнала “Знание – сила” обозреватель Рафаил Нудельман, – но как она вообще могла образоваться, если влияние наружных звезд давно должно было “вымести” из системы весь плането-строительный материал?»)

Астрономы открыли в космической дали сотни планет. Но в большинстве случаев на них даже не остановиться космонавтам: это газовые шары размером с Юпитер. Пока замечены лишь единичные планеты, похожие на Землю. Но это только по той причине, что, чем меньше небесное тело, тем труднее его обнаружить на просторах космоса. На самом деле слова «вторая Земля» будущим астрономам придется повторять миллионы, если не миллиарды раз. А сколько этих миров населены? Пока же нам не до космической переписи «братьев по разуму», мы делаем только первые – наугад – шаги, высматривая в туманном небе смутные очертания отдельных – еще очень крупных – далеких планет.

И все же пришло время классифицировать этих космических гостий. Так, на страницах журнала «Astrophysical Journal» американский астроном Марк Кучнер предложил разделить новые планеты на 14 категорий. Выбирая им место в этой «табели о четырнадцати рангах», он руководствовался, в первую очередь, составом протопланетного диска, из которого возникают планеты.

Например, «планеты, состоящие из углерода или моноксида углерода, должны встречаться возле белых карликов или пульсаров; они рождаются в богатых углеродом протопланетных дисках – подобный диск обнаружен, например, близ звезды Бета Пикторис». Здешние планеты будут изобиловать метаном и графитом, или, как шутят астрономы, здесь будут выситься горы из алмазов и простираться долины из дегтя.

В зависимости от химического состава диска меняется максимально возможный радиус образовавшихся из него планет (он определяется массой планеты). Чтобы вычислить радиус, нужно подсчитать, насколько сильно уплотнено вещество в недрах планеты. Так, если она состоит из железа, то, естественно, будет заметно меньше по размерам, чем Земля, в том случае, если ее масса равна земной. А вот планета, состоящая только из углерода и равная Земле по массе, будет заметно крупнее нашей планеты. Сама Земля принадлежит к классу силикатных планет, поскольку состоит преимущественно из соединений железа и кремния.

Очевидно, в ближайшее время появятся и другие виды классификаций, например, по особенностям орбит или физическим свойствам планет. В последнем случае выделяют около десятка разновидностей внесолнечных планет:

«горячие юпитеры», разогретые до 700 —1200 °C и расположенные раз в десять ближе к своей звезде, чем Земля (год на них длится не более двух земных недель);

«теплые юпитеры», температура которых достигает 200–600 °C;

«сернокислые гиганты», окутанные пеленой из капелек серной кислоты;

«водные гиганты», окутанные облаками из водяного пара или кристалликов льда;

«двойники Юпитера»; на них так же холодно, как и на настоящем Юпитере;

«горячие нептуны», расположенные очень близко к звезде;

«холодные нептуны», такие же ледяные гиганты, как и наш Нептун;

«горячие» и «холодные суперземли» – планеты земного типа (уже первые открытия показали, что среди них будут встречаться и планеты, напоминающие Венеру, и более холодные планеты).

Впрочем, пока еще подобные классификации выглядят слишком умозрительно. Особенно скудны наши сведения о планетах земной группы. И тем более трудно рассуждать о том, как часто встречаются планеты, пригодные для обитания живых организмов. Может статься, что мы замечаем сейчас самые крупные и «суетливые» планеты, которые нередко дестабилизируют орбиты других объектов своей системы. Большинство же планет просто ничем не выдает себя.

Жизнь родилась в воде, и в ее глубинах она переживет, наверное, даже «конец света». Без воды не может быть и жизни – вот аксиома, впитанная нами с молоком матери, с первыми каплями воды, выпитыми в детстве. Недаром богатое воображение астрономов расплескало немало влаги на картах соседних планет: моря Ясности, Спокойствия, Изобилия – идиллические пейзажи Луны, каналы и моря – на Марсе. До эпохи космонавтики профессия астронома определенно перекликалась с ремеслом гидротехника.

После запуска многочисленных зондов к планетам Солнечной системы их моря превратились в пустыни, чей вечно иссушенный грунт никогда не омывают дожди. И вдруг все повторилось, но только в той несусветной дали, где мелькают не видимые нами планеты. Однако математические расчеты позволяют детально разглядеть их рельеф. Впрочем, те же расчеты показывают, что на поверхности многих планет никакого рельефа мы не увидим. На них мечта наших прадедов – небесные «моря» и «каналы» – внезапно воплощается с таким размахом, что на планетах не остается ни клочка суши. Все покрывает громадный Океан. Над его гладью никогда не заходит «солнце».

«Возникновение подобных планет – это обычное явление для космоса», – отмечает Сэн Реймонд из Вашингтонского университета. В 2003 году он обнародовал свои модели формирования планетных систем. В этих сценариях крохотные зародыши планет сновали между одиночной звездой и газовым гигантом, похожим на Юпитер. Ученый менял орбиту и массу псевдоюпитера. Всякий раз под влиянием его притяжения многочисленные комья сливались в более крупные глыбы, состоявшие из камня и льда. В конце концов возле гипотетических звезд зарождалось от одной до 4 планет земной группы. Самая маленькая из них оказалась в 5 раз меньше Земли, а самая большая – в 4 раза крупнее. Поражало количество воды, накапливавшейся на них. В некоторых моделях воды было в триста раз больше, чем на Земле. На поверхности этих планет простирался бескрайний океан. Похоже, и впрямь зарождение таких планет скорее правило, чем исключение. Возможно, рядом с газовыми гигантами почти всегда рождаются водные миры.