В марте 2017 возле звезды TRAPPIST-1 нашли семь планет земных размеров с кучей дополнительных приятных особенностей. Казалось бы, семь твердых планет, пока ни слова о жизни, инопланетянах или прочих сюрпризах, а шума было на весь мир. В чем соль?
А вот в чем: это открытие стало «важным шагом» в направлении поиска внеземной жизни во Вселенной, говорит Амори Трайод, астроном из Кембриджского университета. И даже если это восхитительное новое открытие окажется очередным грустным тупиком в исследовании, для будущей науки это будет иметь далеко идущие последствия.
Атмосферы без толстых водородных слоев
Ученые уже подтвердили, что по меньшей мере две планеты в системе звезды TRAPPIST-1 (размер которой, если сравнить с нашим светилом, был бы с мячик для гольфа, а Солнце — для баскетбола) не полностью покрыты толстым слоем водорода — поэтому должны иметь твердую почву, как и Земля.
Хотя это и не выносит мозг, зато помогает исключить возможность того, что эти планеты — просто гигантские шары газа, следовательно, неспособные поддерживать жизнь. Газовые планеты часто попадаются на орбитах звезд таких размеров, и эти семь планет являются скорее исключением из общего правила. И значит, ученые допускают, что потенциально обитаемых планет во Вселенной может быть много больше, чем предполагалось.
Присутствуют озон и метан
Чтобы планета была дружелюбной к жизни, ей нужна специальная смесь химических веществ и переменных. Не слишком жарко, не слишком холодно. Не слишком газообразно, не слишком твердо. Должен быть относительно твердый ландшафт, много света, атмосфера идеальной толщины, благоприятной для умеренного климата и воды, которая может собраться в озерах, морях или океанах.
Наличие озона (который может быть побочным продуктом кислорода, произведенного фотосинтезирующими растениями) в атмосфере представляет собой бесценный защитный слой от вредного воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения солнца.
Ученые уверены, что найдут сочетание озона и метана в атмосфере по крайней мере трех новообнаруженных планет, что сделает их благоприятными для жизни.
Кроме того, присутствие метана и кислорода вместе в воздухе одной или нескольких планет могло бы указать на невидимый источник жизни, восполняющий эти газы. «Если у вас есть сочетание озона и метана в присутствии углекислого газа и воды, очевидное объяснение будет только одно», говорит астроном Майкл Гиллон из Университета Льежа в Бельгии. «Это жизнь».
М-карлики живут дольше, а значит у жизни будет больше времени
Звезду TRAPPIST-1 классифицировали как «М-карлик». Такие звезды чрезвычайно распространены во Вселенной и склонны быть относительно маленькими и тусклыми. TRAPPIST-1 также классифицируется как «ультрахолодная» звезда типа М-карлик, поэтому это максимально холодная звезда, которая только может быть.
М-карлики печально известны тем, что сжигают свое ядерное топливо относительно медленно по сравнению с более горячими, яркими звездами вроде нашего Солнца — поэтому они могут проливать свет на соседние планеты в течение долгих периодов времени, даже триллионов лет.
(Для сравнения: Солнце горит уже 4,6 миллиарда лет и окончательно выгорит в следующие 5 миллиардов лет).
Долгий срок жизни означает, что сложная биологическая жизнь имеет больше времени, чтобы «эволюционировать из болотной тины», говорит доктор Сет Шостак, астроном из института SETI. «Если вы ищете сложную биологию, то чем старше она будет, тем лучше».
Новые мысли о формировании планет
Это открытие уже стало серьезной победой для науки, поскольку даже если эти планеты окажутся неблагоприятным для жизни, это открытие, без сомнения, предоставит ученым идеальный сценарий проверки широкого спектра гипотез.
Систему TRAPPIST-1 можно сравнить «не только с Землей и другими планетами нашей Солнечной системы», говорит Майкл Гиллон, но «с ней же самой».
Поскольку эти планеты, как полагают, образовались в одном протопланетарном диске (вращающемся диске плотного газа и пыли, окружающих недавно сформированную звезду), ученые уверены, что небольшие, но существенные различия в химическом составе и атмосфере каждой планеты обеспечат существенные подсказки касательно истории и эволюции планет.
Эту информацию, затем, можно будет использовать для лучшего анализа эволюции других планет, тем самым увеличивая наш собственный багаж знаний о Вселенной.
Четкое видение далеких миров
Новообнаруженная система, вероятнее всего, станет ценной моделью для извлечения данных, которые позволят нам лучше понять планеты и галактики, расположенные дальше, особенно в контексте поиска жизни.
С помощью TRAPPIST-1 ученые проверят свои «страхи и желания на тему других планет, вращающихся возле очень холодных, очень легких М-карликовых звезд», говорит Сара Сигер, планетарный теоретик из Массачусетского технологического института.
В лучшем случае ученые найдут неопровержимые признаки жизни. В худшем случае — тоже хорошо: возможно, ученые не смогут определить, производится ли кислород на одной из планет системы TRAPPIST-1 формами жизни или нет. Это тоже довольно хорошие новости. Сигер уверяет нас, что единственный минус в том, что нам потребуется больше времени, чтобы найти источник.
Планет земных размеров, возможно, намного больше, чем предполагали
Хотя ученые давно предполагали, что во Вселенной существует множество планет земных размеров, пока они не открыли систему TRAPPIST-1, эти уникальные планеты считались малочисленными и далекими. Теперь, когда открыли эту систему, причем так близко к нашей собственной, простейшие законы вероятности говорят о том, что во Вселенной много больше подобных систем, чем считалось ранее.
Кроме того, во Вселенной будет и больше звезд типа М-карлик с похожими свойствами, чем думали раньше. А значит, у нас будет больше шансов найти внеземную жизнь, и ученые, которые ищут радиосигналы, посылаемые инопланетными формами жизни, могли все это время искать не там.
Космический телескоп Спитцер доказал свое превосходство
Хотя большая часть заслуг в этом открытии отойдут мужчинам и женщинам, которые работали над этим проектом долгие месяцы, долю уважения стоит проявить и к невероятно мощному и крутому космическому телескопу Спитцер, с помощью которого сделали это открытие.
Запущенный в 2003 году, этот инфракрасный космический телескоп ловил и передавал удивительные загадки космоса на протяжении последних 14 лет, путешествуя по гелиоцентрической орбите.
Вооруженный массивом инфракрасных камер, инфракрасным спектрографом и многополосным фотометром, телескоп может захватывать впечатляющие изображения с пестрой детализацией. Среди его открытий — первый свет, испущенный экзопланетами, который мы смогли найти и засвидетельствовать.
Каждую планету в системе TRAPPIST-1 удалось обнаружить из-за небольших провалов в свете TRAPPIST-1. Эти затемнения имели место всякий раз, когда одна из планет проходила перед лицом звезды, и гигантская линза телескопа передавала этот свет NASA, где его анализировали с оценкой размера и массы каждой звезды.
Эта система — в 40 световых годах от Земли — относительно близка к нам
Вселенная, во всей своей широченной славе, без сомнения, содержит множество планет, которые сильно похожи на планеты в системе TRAPPIST-1. Тем не менее мы крайне редко находим планеты так близко к нам.
40 световых лет — это, конечно, не ерунда, но и не запределье. Используя современные технологии, потребовалось бы 44 миллиона лет, чтобы пройти расстояние в 400 триллионов километров от Земли. Но в космических масштабах 40 световых лет — это очень мало, поэтому ученые смогут сделать выводы о нашей Солнечной системе и о планетарных системах, которые сложно «разглядеть», если возьмут за основу данные о системе TRAPPIST-1.
В идеале близость системы TRAPPIST-1 к Земле позволит ученым лучше понять, как карликовые планеты, астероиды, спутники, кометы и околозвездные диски формируются и взаимодействуют друг с другом.
Платформа, которая позволит лучше понять атмосферу
Во многом, поскольку это открытие поможет нам понять другие планеты Вселенной, оно также поможет нам понять и их атмосферы, что логично.
Важно помнить, что это первые планеты земных размеров, которые были обнаружены на орбите конкретного типа звезды на «правильном» расстоянии. Это значит, что их атмосферы предоставят нам важную информацию о других планетах, подобных этим, которые, в свою очередь, позволят нам лучше проанализировать химические сигнатуры, которые оставляет вода, метан, кислород, озон и другие компоненты в атмосфере планеты.
Система TRAPPIS-1 обеспечивает «одну из лучших возможностей на следующее десятилетие для изучения атмосфер вокруг планет земных размеров», говорит Николь Льюис, астроном Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд.
Ученые также будут изучать температуры и давление на поверхности планет, что очень поможет в определении их пригодности для жизни.
Все эти планеты могут быть с водой
В поиске признаков внеземных форм жизни на далеких планетах или других небесных телах, ученые почти все начинают с простого теста: есть ли, может ли присутствовать вода на этом теле?
И хотя некоторые планеты вроде Марса и Венеры, как полагают, когда-то имели жидкую воду на поверхности, недостаток озона с другими защитными элементами приводит ученых к мысли, что любая возможная жизнь, которая могла сформироваться, уже мертва — поскольку не может пережить солнечное и космическое излучение, стерилизующее поверхность планет.
И хотя существует возможность, что жидкая вода будет обнаружена на всех семи планетах в системе TRAPPIST-1, шансы найти воду (и, следовательно, жизнь) будут выше для трех планет, расположенных в потенциально обитаемой зоне — там, где будет не слишком жарко и не слишком холодно для того, чтобы оставалась жидкая вода, стекая в озера, реки и океаны.
