Какие наблюдения указывали бы на существование жизни на поверхности экзопланет кратко
Обновлено: 05.07.2024
Поиск внеземной жизни — это, бесспорно, одно из самых глубоких научных мероприятий нашего времени. Если внеземная биологическая жизнь будет найдена возле другого мира возле другой звезды, мы, наконец, узнаем, что жизнь за пределами нашей Солнечной системы возможна. Найти следы внеземной биологии в далеких мирах крайне нелегко. Но астрономы разрабатывают новую технику, которая будет использоваться мощными телескопами следующего поколения и позволит им точно измерить вещества в атмосфере экзопланет. Надежда, конечно, состоит в том, чтобы найти доказательства внеземной жизни.
В последнее время поиск экзопланет привлек много внимания, благодаря отчасти открытию семи небольших инопланетных миров, вращающихся вокруг крошечной звезды — красного карлика TRAPPIST-1. Три из этих экзопланет вращаются в потенциально обитаемой зоне звезды. То есть в области возле любой звезды, в которой будет не слишком горячо и не слишком холодно, чтобы вода могла существовать в жидком виде.
Везде на Земле, где есть жидкая вода, есть жизнь, поэтому если хоть один из потенциально обитаемых миров TRAPPIST-1 будет обладать водой, на нем может быть и жизнь.
Но жизненный потенциал TRAPPIST-1 остается чистым домыслом. Несмотря на то, что эта удивительная звездная система находится на заднем дворе нашей галактики, мы понятия не имеем, существует ли вода в атмосфере хоть одного из этих миров. Мы даже не знаем, есть ли у них атмосфера. Все, что мы знаем, это то, как долго экзопланеты проходят по орбите и каковы их физические размеры.
К счастью, красные карликовые звезды (или М-карлики) вроде TRAPPIST-1 холодные и тусклые, поэтому проблема засвета будет менее острой. И поскольку эти звезды являются самым распространенным типом звезд в нашей галактике, ученые обращают внимание в первую очень на красные карлики в поисках открытий.
Новые методы ET Lab используют коронограф, оптические волокна и спектрометр высокого разрешения, которые работают сообща, выделяя свечение звезды и улавливая подробный химический отпечаток любого мира на ее орбите. Этот метод известен как high-dispersion coronography (HDC) и может перевернуть наше представление о разнообразии экзопланетарных атмосфер. Работа на эту тему была опубликована в The Astronomy Journal.
Все, что нужно сейчас, это мощный телескоп для подключения системы.
В конце 2020-х годов Тридцатиметровый телескоп станет крупнейшим в мире наземным оптическим телескопом, и когда он будет использоваться совместно с HDC, астрономы смогут исследовать атмосферы потенциально пригодных для жизни миров, вращающихся вокруг красных карликов.
По оценкам, в нашей галактике есть 58 миллиардов красных карликов, и известно, что большинство из них будут иметь планеты, поэтому когда Тридцатиметровый телескоп вступит в работу, астрономы смогут найти многое, что раньше оставалось недоступным.
В 2016 году астрономы обнаружили экзопланету размером с Землю, вращающуюся возле ближайшего к Земле М-карлика, Проксимы Центавра. Проксима b также вращается в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды, что делает ее главной мишенью для поиска инопланетной жизни. Находясь на расстоянии всего в четыре световых года, Проксима b буквально дразнит нас возможностью посетить ее когда-нибудь в будущем.
Экзопланеты — это планеты, вращающиеся вокруг других звезд за пределами Солнечной системы. По сравнению со звездами они очень маленькие и не могут так ярко светить, поэтому их обнаружение долгое время было невозможным, а само существование находилось под вопросом. Звезды буквально прятали планеты за своим ярким светом.
Как их открывают
Самое раннее заявление об обнаружении экзопланеты датируется 1988 годом, однако подтвердить, что это была именно экзопланета, удалось только спустя 15 лет, в течение которых уже были обнаружены десятки новых экзопланет. Методов открытия экзопланет тоже не так мало.
Первое надежное открытие экзопланеты случилось в 1995 году, у звезды солнечного типа. С помощью сверхточного спектрометра астрономы обнаружили покачивание звезды в созвездии Пегаса с периодом 4,23 сут. Это один из способов открытия других планет. И звезды и планеты вращаются вокруг общего центра масс, и в процессе влияют друг на друга. Например, если смотреть на Солнечную систему издали, то Юпитер больше влияет на Солнце, чем все другие планеты, так как он самый тяжелый. При наблюдении мы заметим, что с периодом обращения Юпитера Солнце то приближается к наблюдателю, то удаляется, и по строгой периодичности процесса можно догадаться, что там действительно есть невидимый спутник. Этот способ подходит тогда, когда есть одна звезда и одна тяжелая планета.
Какие бывают экзопланеты
Самый часто встречающийся тип экзопланет — это сверхземли (суперземли). Такие планеты превосходят Землю по массе примерно в 5–10 раз. Они могут иметь разный состав, могут быть каменными, могут иметь толстые газовые оболочки. Они весьма многочисленны и не похожи ни на одну планету в Солнечной системе. Наиболее вероятно, что землеподобные планеты благоприятны для возникновения жизни.
Второй тип планет — газовые гиганты. В 1995 году ученые как раз обнаружили планету такого типа, которая очень напоминала Юпитер. Эти планеты в основном состоят из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов.
Есть также одиночные планеты, у которых нет своей звезды. Точнее они были раньше, но что-то случилось с самой звездой, либо планета каким-то образом покинула систему.
А есть ли там жизнь
Сейчас известно огромное количество экзопланет, а если еще считать кандидатов в экзопланеты, то их количество уже превышает 20 тысяч. Часть из них, даже из известных планет, потенциально могут быть обитаемыми. Как же мы можем убедиться в том, что на этих планетах есть или может быть жизнь?
Определить есть ли на экзопланете жизнь земного типа помогают биомаркеры — вещества, которые говорят о том, что на планете могут существовать растения или микроорганизмы. Основных биомаркеров пять: кислород, озон, вода, метан и углекислый газ. Каждый из них по отдельности может иметь естественное происхождение, в то время как их комбинации могут указывать на жизнь земного типа.
Если эта пятерка присутствует в атмосфере планеты, которая по массе и радиусу похожа на Землю и находится в зоне обитаемости (расстояние от экзопланеты до звезды, на котором планета может получать энергию от своей звезды), то вероятность, что там присутствует жизнь земного типа, велика.
Сможет ли человек там жить
Сначала нужно понять, действительно ли планета пригодна для жизни. На данный момент научное оборудование еще не настолько совершенно, чтобы полностью это доказать. Расстояние от Солнечной системы до ближайших возможных экзопланет земного типа составляет 50 световых лет.
Впрочем, в этой области постоянно совершаются новые открытия. В конце февраля астрономы из Кембриджского университета опубликовали результаты исследования планеты K2-18b, расположенной в 124 световых годах от Земли. Ученые пришли к выводу, что условия на этой экзопланете могут быть максимально близки к земным. А если точнее – данные говорят о высокой вероятности наличия там воды в жидком виде.
В настоящее время ученые больше занимаются поиском и изучением атмосферы таких планет. Всего за несколько десятилетий, наука от идеи, что где-то еще возможна жизнь, пришла к возможности указывать на конкретные объекты. Возможно, что в далеком будущем мы сможем переселиться на одну из таких планет.
Экзопланеты - планеты, находящиеся вне Солнечной системы. Сейчас я о них расскажу.
Описание:
Характеристики совершенно разные, подробнее смотрите здесь . Большинство экзопланет - газовые гиганты (80-90%). В нашей галактике 100 млрд данных объектов, 10 млрд из них - землеподобные. И только тысячи из них пригодны для жизни. Всего обнаружили 4000 данных тел.
Пригодность для жизни:
Из подтверждённых экзопланет, наиболее пригодны для жизни 50, полный список здесь . Но мы не можем точно предполагать наличие живых существ. Вероятно, обитатели данных объектов - примитивные одноклеточные или беспозвоночные. Но существуют небесные тела, где жизнепригодность гораздо выше, чем на Земле. Например: kepler 62e, полностью покрытая водой или kepler-442b, в разы лучше нашей планеты для жизни.
Зарождение жизни на планете зависит от температуры, состава атмосферы, массы планеты и т.д. Это тема для отдельной статьи.
Существует множество видов экзопланет, я выделил несколько основных:
Планета-океан полностью окутана водой. Сначала они были покрыты льдом, но при приближении к звезде лёд растаял и превратился в воду. Есть высокая вероятность существования жизни на этих планетах.
Планета-сирота - планета, которая не привязана гравитационно к звезде или другим объектам. Планеты-сироты выбросило из их системы, и они обращаются вокруг галактического центра. В нашей галактике их насчитывают миллиардами.
Супер-земля - твёрдые планеты, которые больше по массе чем Земля. Мегаземля - экзопланета земного типа, которая минимум в 10 раз массивнее Земли. А миниземля - планета, менее массивная, чем Земля. В Солнечной системе это Марс, Меркурий.
Планета-пустыня - это планета с пустынным климатом и небольшим количеством осадков. К таким относят, например, Марс. На данных планетах может быть жизнь.
Лавовые планеты частично или полностью покрыты лавой. Это происходит из-за близкого расположения планеты к звезде или из-за столкновения планеты с другим массивным небесным телом.
Большинство открытых экзопланет находятся в одном регионе нашей Галактики — внутри Млечного пути. При помощи мощных телескопов ученые измеряют размеры планет, их состав и поверхность. Большая часть открытых экзопланет состоят из тех же элементов, что и планеты Солнечной системы. Отличаются только комбинации и соотношение: на некоторых больше воды и льда, на других — железа и углерода. При этом нет ни одной планеты, которая была бы идентична Земле или другим телам Солнечной системы.
Первую экзопланету обнаружили в 1992 году. С тех пор астрономы идентифицировали тысячи планет, и их число постоянно растет. С Земли не всегда просто обнаружить новые тела: не хватает мощности телескопов, и обзор может перекрываться звездами или другими планетами. Количество открытых небесных объектов может увеличиться в разы, как только ученые наладят технологию запуска космических роботизированных телескопов, которые будут отправлять на Землю данные о своих наблюдениях. Часть таких телескопов уже запущена в космос, но развитие направления поможет ускорить процесс открытия и изучения небесных тел.
Какие бывают типы экзопланет
Наша Галактика состоит из огромного количества звезд — не менее 100 млрд, включая Солнце. Если представить, что вокруг каждой звезды вращается минимум одна планета, то количество неоткрытых экзопланет представляется астрономическим. При этом ученые предполагают, что у каждой звезды есть своя система, в которую входит сразу несколько планет. В таком случае количество экзопланет внутри одного Млечного Пути может составлять триллионы.
Тысячи лет до нашего поколения люди догадывались о существовании планет за пределами Солнечной системы. Сейчас мы точно знаем, что экзопланеты существуют и их много, но все еще не можем добраться ни до одной из них. У ближайшей к Земле звезды — Проксима Центавры — есть минимум одна планета. Вероятно, это планета земного типа, и на ней может находиться вода. Но лететь до нее придется более четырех световых лет, при этом ученые пока не могут с точностью описать свойства планеты и сказать, подходит ли она для жизни. Остальные экзопланеты находятся на расстоянии сотен или тысяч световых лет от нас, и посетить их пока нет никакой возможности.
С момента открытия первой экзопланеты прошло почти 30 лет, но мы до сих пор не знаем о всем разнообразии существующих планет. Поэтому их деление скорее условно.
Газовые гиганты
В космосе встречаются газовые гиганты, наподобие Юпитера и Сатурна. Сейчас известно о 1367 экзопланетах такого типа. Самые известные из них:
51 Pegasi b — газовый гигант с атмосферной температурой более 1000 °C. Первая открытая планета из тех, что вращаются вокруг звезд солнечного типа.
KELT-9 b — cамая горячая известная экзопланета. Температура на дневной стороне может подниматься до 4600 °C. Находится на расстоянии 667 световых лет от Земли.
Нептунианские экзопланеты
Маленькие планеты с атмосферой, на которых преобладают водород и гелий. Открыто 1484 планеты, самые известные:
Kepler-1655 b — экзопланета, похожая на Нептун. Полный оборот вокруг звезды (то есть, один год) на Кеплере, проходит за 11,9 дней. Экзопланету открыли в 2018 году.
GJ 436 b — экзопланета, которая находится относительно близко к Земле: лететь до нее придется 32 года.
Суперземли
Экзопланеты из газа, горных пород и их комбинаций, которые в несколько раз больше Земли. Открыто 1346 планет, самые известные:
Barnard’s Star b — вторая самая близкая к Земле экзопланета, лететь до нее шесть лет. Планету открыли в 2018 году. Она в 3,2 раза больше нашей планеты. Звезда, вокруг которой вращается экзопланета, дает ей только 2% энергии, которую получает Земля от Солнца.
GJ 15 A b — экзопланета, которая вращается вокруг звезды красного карлика в 11 световых годах от Земли. В ее системе есть еще одна планета, что делает ее ближайшей к нам суперземлей со своей системой.
Планеты земного типа
Скалистые тела, похожие на Землю, Марс или Венеру. Открыто 164 планеты, самые известные:
TRAPPIST-1 e — ее масса составляет 60% массы Земли, а год на планете длится 6,1 дня. Планету открыли в 2017 году.
TRAPPIST-1 d — как и Земля — третья планета от своей звезды. Скалистая планета с температурой поверхности около 2290 °C.
Как ищут экзопланеты
Чтобы найти экзопланету, астрономы пытаются обнаружить признаки нахождения планеты у материнской звезды. Свойства звезды могут меняться, если вокруг нее вращается планета. Во-первых, планета влияет на вращение: звезда начинает немного раскачиваться, и специальное оборудование может уловить это движение. Планета — единственное, что может повлиять на такое изменение. Во-вторых, мощный телескоп может поймать небольшую тень, которая исходит от планеты на звезду. Существуют и другие способы поиска, но эти два считаются основными и применяются чаще всего.
Несмотря на существование таких способов, ученым пока не хватает мощностей, чтобы открыть все планеты. До сих пор не было обнаружено ни одной системы, похожей на Солнечную. Вероятно, это говорит о том, что современные телескопы не могут уловить маленькие планеты. К тому же многие из них вращаются на далеком от звезд расстоянии, и на них почти не падает свет, что делает их поиск почти невозможным с далекого расстояния.
Актуальные прогнозы исследований экзопланет
Мощные телескопы и технологии нового поколения помогут открыть все большее количество экзопланет. Они помогут приблизить нас к поиску планет, похожих на Землю: такие вращаются относительно далеко от звезд и имеют маленькие размеры.
Космический телескоп Джеймса Уэбба
Гигантский телескоп размером с теннисный корт будет запущен в космос из Французской Гвианы в 2021 году. Телескоп будет наблюдать Вселенную в инфракрасном свете, изучать формирование планетных систем и состав атмосфер экзопланет. Ожидается, что он станет главным космическим инструментом нынешнего десятилетия.
Космическая платформа: телескоп Нэнси Роман
В середине 2020-х годов в космос запустят электростанцию телескопов, которая поможет лучше изучить экзоланеты. Окно зрения этой станции будет в 100 раз превышать окно самого мощного телескопа NASA, который сейчас занимается поиском планет. Главная цель — изучение темной материи и темной энергии, но в рамках своей программы он будет делать и фотографии экзопланет. С его помощью начнут исследовать плотные звезды Млечного Пути, а на их фоне можно поймать и новые планеты.
Зачем изучать экзопланеты
В погоне за этими ответами ученые делают новые открытия и раскрывают детали Вселенной. В частности, находят возрастные планеты и делают предположения о том, как может развиваться Солнечная система и какие у нее сроки жизни.
Основная цель направления — поиск признаков жизни во Вселенной. Небо экзопланет может содержать элементы, которые помогут ответить на этот вопрос.
Читайте также: