42

42

Андрей Мурачёв

***

Как известно, в тот летний вечер, Энрико Ферми сформулировал знаменитый вопрос о Жизни, Вселенной и всём прочем следующим образом: "Ну и где же они все в таком случае?". Френк Дональд Дрейк годом спустя внёс немного математики в поставленный прославленным физиком вопрос. Получилось - "Где же они, чёрт возьми?". В таком виде парадокс Ферми, подкреплённый уравнением Дрейка существует и по нынешнее время.

Уравнение Дрейка, как вы помните, оценивает число активных для коммуникации внеземных цивилизаций. Оно представляет из себя довольно естественное произведение нескольких параметров, часть которых известна (например число звёзд в Галлактике), часть остаётся неизвестной (например доля планет с разумной жизнью).

Уравнение Дрейка

N - количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;

N* - количество звёзд в Галлактике (100-400 млрд);

R - количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике (1.5-3);

fp - доля звёзд, обладающих планетами (1);

ne - среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации (0.01); Учесть зону обитаемости!

fl - вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями (1);

fi - вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь (1-0.01); Жизнь зарождалась много раз!

fc - отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь (0.2);

L - время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт) 300-10^9.

Tg - время жизни Галактики (13 - 15 млрд.) .

В скобках я привёл современные оценки множителей в уравнении Дрейка. На самом деле уравнение Дрейка даёт очень большой разброс возможного количества цивилизаций от практически нуля до многих сотен тысяч. Как видно, точность оценок, даваемых этим уравнением с развитием науки будет только возрастать. Помню тот момент, когда я впервые прочитал в какой -то книжке про это уравнение, там было было приведено только значение R - число звёзд в Галлактике. Сейчас мы знаем очень хорошо уже первые три множителя.

Я не хочу сегодня разбирать каждый множитель в этом уравнении, а посвятить своё внимание самим планетам и поискам жизни.

***

Если у вас есть только один пример чего-то - будь то планетарная система или бабочка - естественное предположение состоит в том, что каждая другая вещь, которую вы найдете, будет похожа на ту, которую вы знаете. Например, бабочки. Если бы бабочка, которую вы увидели впервые был монарх, было бы разумно предположить, что все бабочки должны быть большими и оранжевыми и мигрировать в конкретную место в Калифорнии каждый год. Столкнувшись с капустной бабочкой - маленькой, белой и немигрирующий - вы, возможно были бы очень озадачены. Коллеги будут убеждать, что это и не бабочка вовсе, а жук. Но детальное изучение нового насекомого даст вам правильный ответ. Вы поймете, что оригинал ослепил вас и дал совершенно неправильный ответ. Это откроет перед вами сложный и разнообразный мир. На самом деле это показательный пример. Возьмём, к примеру, планетарные системы. Ещё 30 лет назад большинство учёных утверждало бы, что у них имеется очень хорошая математическая модель образования планетных систем. И все планетные системы должны быть похожи на нашу Солнечную систему. Объяснение основано на твёрдых законах физики и химии. Они бы сказали. что любые другие солнечные системы должны иметь каменистые планеты ближе к Солнцу и газовые гиганты на окраинах. В общем быть такими же как наша.

***

Первая экзопланета была обнаружена в 1992 году. И это было удивительно. Дело в том, что родная звезда этой планеты был пульсар PSR B1257+12. Пульсары это маленькие, невероятно плотные, быстро вращающиеся куски материи, оставшиеся, когда большая звезда взрывается сверхновой. События сверхновой отмечают конец в эволюция некоторых типов звезд. Титанический взрыв высвобождает огромное количество материала в космос, и вы ожидаете что любая планета, к сожалению, находящаяся на орбите вокруг такой звезды будет полностью разрушена. Но здесь БЫЛА планета. Там, где никакой планеты быть не должно. Потом обнаружилась вторая экзопланета. Таким образом, экзопланеты пульсара вокруг PSR 1257+12 стали первыми в долгjq череде сюрпризов, которые галактика нашла для нас. Для записи, мы по-прежнему не знаем, почему они там, где они есть. Либо они пережили взрыв сверхновой (Бог знает, как), либо они образовались из обломков после того, как все было кончено. В любом случае, они странные звери.

***

Второй сюрприз был в том, что первые планеты, которые мы обнаруживали были газовыми гигантами на низких орбитах. Опять двадцать пять! Наши теории говорят, что планеты юпитерианского типа образуются только на вдали от своих Солнц. А тут целое множество планет, которые как будто бы не учились в школе и не знают, где им положено быть. Потом в 2009 был запущен телескоп Кеплер, который искал экзопланеты транзитным методом - то есть смотрел на периодические затмения яркости звёзд. Он исследовал только небольшой кусок неба - раза в два больше полной Луны и нашёл около 4000 планет. Экстраполируя его данные мы поняли, что планет в Галактике больше чем звёзд, то есть планетообразование довольно обычное явление. Подобно коллекционеру бабочек в нашем примере, нам приходится приспосабливаться к понятию, что вселенная много более сложна и разнообразна, чем мы предполагали. После этого начального шока неожиданно появились сюрпризы. Как мы усовершенствовали наши методы обнаружения, всевозможные новые и странные миры начали появляться.

***


Вот примерный список самых странных планет, обнаруженных астрономами:

• Суперземли-скалистые планеты в несколько раз больше Земли.

Кажется, их много.

• Пенопластовые планеты -планеты настолько лёгкие, что мы не можем понять

почему они не рушится под собственной гравитацией.

• Алмазные планеты - планеты из чистого углерода, с алмазом

мантии и ядра жидкого алмаза, неизвестного материала на Земле.

• Мультизвёздные планеты-миры, которые охватывают до четырех звезд, системы которые должны были быть динамически невозможны.

• Горячие Земли-миры настолько близки к их звездам, что их каменные поверхности испаряются. Когда такая планета вращается, неба пададают, как снег горячие камни.

• Блуждающие планеты - планеты, блуждающие в космосе и не привязанных к звездам. И таких планет большинство!

Столкнувшись с этим невероятным (и растущим) разнообразием, мы должны пересмотреть наши старые представления о том, как формируются планетные системы, мы должны заключить, что наша собственная система является лишь одним из многих типов, которые могут существовать.

***

И это подводит нас к проблеме, которая порождает наибольший интерес со всей этой шумихой с экзопланетами: вопрос о том, является ли какой-либо из этих новых миров домом для жизни. Но снова сталкиваемся с проклятием одного примера. Мы знаем только один тип жизни, результат только одного эксперимента. На самом базовом молекулярном уровне, каждое живое существо на Земле происходит от одной первой клетки (мб нет) и работает с использованием одного и того же генетического кода ДНК. На молекулярном уровне у вас намного больше общего с травой на газоне, чем вы думаете. Как мы впервые начали изучать царство экзопланет, мы подходили к вопросу о жизни с предположением, что мы узнаем, что там жизнь будет «как мы» до некоторой степени.

***

Жизнь зародилась на Земле около 4 млрд лет назад. Иногда появляются данные, что ещё раньше. И на протяжении почти 3 млрд лет Земля была довольно скучным местом с преимущественно микробной жизнью. Примерно 1,2 млрд лет назад появляются первые водоросли, а уже примерно 450 млн лет назад — первые высшие растения. Беспозвоночные животные появились в 600 млн лет назад, а позвоночные - 525 во время кембрийского взрыва. Существующая парадигма говорит нам, что любая жизнь, которую мы обнаружим будет основана на углероде, а значит с неизбежностью будет водяностой, не очень горячей, не очень холодной - примерно как Земля.

Жизнь на Земле эволюционировала под влиянием постоянно меняющихся условий. Однако мы можем спросить, какая эволюция будет выглядеть в мире без постоянно меняющейся поверхности. Она остановится? Будет ли прогресс в сложности, который мы видим в летописи Земли в таком мире? Будет ли развиваться интеллект и технология? Где-то в массиве экзопланет есть ответы на такие вопросы. Есть еще более глубокие вопросы, которые мы можем задать: действительно ли жизнь должна основываться на молекулярной химии? Должно ли оно развиваться в соответствии с требованиями естественного отбора, как это происходит на Земле? Есть даже острота среди ученых, что жизнь подобна порнографии, мы не можем определить, но мы знаем, что это, когда мы его видим. Мы утверждаем, что это может быть неверным и пытаться растянуть наше воображение, предлагая возможность существ, которые (возможно) живы, но не «как мы».

Изумительное разнообразие планет действительно ставит старый вопрос известный как парадокс Ферми. Его я приводил в начале моего рассказа. Учитывая богатое разнообразие миров, мы знаем, что они должны быть там, но почему мы, кажется, одни? В конце концов, это может быть самый важный вопрос, поднятый нашими новыми знаниями о галактике.

***

Некоторые из ранних идей об инопланетянах кажутся нам сегодня довольно странными. Например, в восемнадцатом веке, несколько серьезных астрономов утверждали, что на Солнце есть жизнь, не на огненной внешней поверхности, конечно, но в (гипотетически более прохладных) недрах. Некоторые даже пытались использовать свои телескопы для наблюдения за солнечными пятнами, чтобы увидеть фермы и деревни. А потом появился английский пастор Англии Томас Дик, со своей книгой 1837 года «Небесный пейзаж», в которой он уверенно предсказал, что мы найдем 8,141,963,826,080 человек, живущих на кольцах Сатурна. (Из тонов книги мы делаем вывод, что ученый клирик ожидал, что они будут англичанами.)

В 19 и начале 20 века астрономы искали (и находили) инопланетян на Луне, Марсе и Венере.

***

Вторую половину XX можно считать периодом радикального сокращения мест в Солнечной системе, где можно найти жизнь. Жизни не оказалось ни на Луне, ни на Венере, ни на Марсе.

С Марсом ситуация интересная. В последнее десятилетие, благодаря Carisity и целой флотилии космических аппаратов, направленных к Марсу мы узнали, что

• На планете на ранней стадии были океаны.

• А также были полноводные реки.

• На поверхности Марса имеется водяной лед, который спорадически

появляется на самой внешней поверхности в жидкой форме.

• Хотя нет однозначных доказательств существования марсианской жизни, это нельзя исключать категорически.

Когда смотришь на эти факты волей не волей в голове возникает сценарий великой трагедии. Жизнь возникла в древности на Марсе, как и на Земле. Когда планета потеряла свой океан и атмосферу в космос, ( что не удивительно- в конце концов, это всего лишь одна десятая масса Земли ) - любая жизнь на планете исчезла. Сегодня единственное доказательство этой прошлой жизни окаменелости на поверхности Марса. Этот сценарий, кстати, объясняет одержимость НАСА идеей «возврата образца»,

***

И если внутренние планеты Солнечной Системы разочаровали в возможности существования жизни, то внешние наоборот удивили.

Например, спутник Юпитера - Европа, исследованный космическим аппаратом "Галиллео". Она имеет массу меньше 1% массы Земли, она очень далеко от Солнца и средняя температура на её поверхности составляет -160 градусов Цельсия. Её малый размер говорит, что она не содержит достаточного количества радиактивного вещества способного согреть планету. Учёные ожидали, что Галеллео найдёт замороженный мёртвый мир.

Однако, первый сюрприз состоял в том, что магнитные измерения выполненные Галиллео показали, что в недрах Европы есть проводящий материал.

Второй сюрприз. Мы знали, что Европа покрыта льдом. Однако, её поверхность оказалась довольно гладкой, а это означает, существует механизм, который позволяет луне восстанавливать свою поверхность.

Лучшее объяснение здесь состоит в том, что под поверхностью Европы есть жидкий солёный океан, способный проводить электричество, а разломы поверхности, позволяют океану выходить на поверхность и залечивать последствия метеоритный ударов. Современные модели говорят, что толщина льда колеблется от 10 км до 10-100 метров в разных местах. А само существование жидкого океана обеспечено внутреннем нагревом за счёт приливных деформирующих сил от Юпитера. А в 2013 году Хаббл обнаружил водяной шлейф за Европой.

Постоянная бомбардировка астероидами, должна была снабдить Европу же минералами, обычно, связанных с органическими веществами. Всё это моментально вывело Европу из аутсайдеров мест с возможным наличием жизни в его лидеры. На Европу, сейчас прорабатываются возможные миссии. Если там найдут, хотя бы микробную жизнь, это избавит нас от проклятия единичного примера.

Следом за Европой была обнаружена другая Луна с подлёдным океаном - Энцилад. В 2005 году Касссини (тот, который совсем недавно был сведён в атмосферу Сатурна) обнаружил извержение гейзеров с поверхности Энцелада - у одной из его лун. Анализ показал, что материал выбросов состоит из жидкой воды, смешанной с солью и простыми органическими веществами.

Последний спутник, о котором мне здесь хочется рассказать - Титан, спутник Сатурна. Титан - самая большая луна в Солнечной системе, больше, чем планета Меркурий. Это также единственная луна в Солнечной системе, имеющая значительную атмосферу. Тем не менее, у него очень холодная средняя температура около -180 ° C - и при этой температуре знакомы материалы приобретают странные свойства. Водный лед, например, твердый, как камень, а метан (природный газ) - жидкость. В 2004 году Космический аппарат Кассини сбросил зонд по имени Гюйгенс на Титан. Первая реакция учёных, получивших снимки- ох ты ж, эта же Земля! Дюны и озера. Правда первые сделаны из углеводородов, вторые из жидкого метана.

***

Подумайте на мгновение о значении того, что мы узнали о существовании воды во внешней солнечной системе.

Традиционная мысль говорит, что наличие воды является необходимым условием для развития жизни. Но наши новые открытия, похоже, говорят нам, что вода повсюду. Рассмотрим следующее:

• Европа имеет подземный океан с большим количеством воды, чем в океанах Земли.

• Три из самых больших спутников Юпитера (Европа, Каллисто и Ганимед) имеют подповерхностные океаны - четвертый (Ио), вероятно, давно потерял воду из-за его интенсивного тепла.

• По крайней мере, одна луна Сатурна (Энцелад) имеет подземный океан, и, если верить нашим математическим моделям, то и Титан (хотя у нас пока нет прямых доказательств этого утверждения)

***

Плутон. Хотя Плутон более 75 лет после своего открытия представлялся последней - девятой, планетой Солнечной Системы он всегда представлял сложности для астрономов: Слишком маленький и скалистый (а ведь считалось, что в этой зоне планетных систем должны быть газовые гиганты!), его орбита наклонена относительно орбит других планет, плюс ко всему, часть его орбиты проходит ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна.

Пазл начался складываться, когда астрономы начали исследовать пространство за Плутоном. Считалось, что пояс Койпера состоит из обломков мелких скалистых и ледяных обломков, оставшихся после образования Солнечной системы. В 2005 году астрономом Майклом Брауном (у которого есть замечательный курс по Солнечной системе) был обнаружен в поясе Койпера объект размером с Плутон- Эрида. С тех пор было обнаружено ещё несколько объектов пояса Кеплера (KBO). В 2016 году астрономы реактивного движения НАСА привели доказательства, что в поясе Койпера должна существовать планета в 10 раз массивнее Земли. С этими открытиями истинное значение Плутона начало становиться ясным - это не последняя из планет, одинокий изгнанник на краю Солнечной системы, а первый из богатого ряда миров, вращающихся на краю Солнечной системы. Астрономы пологают, что мы найдём тысячи или даже сотни тысяч KBO. Большинство из них будут просто небольшими скалами, но многие астрономы ожидают, что будут найдены десятки или более объектов размером с планету. Если это предсказание окажется верным, то разнообразие, которое мы нашли среди лун газовых гигантов, будет лишь прелюдией к разнообразию, которое мы найдем, когда мы исследуем эту следующую часть нашей домашней системы. Когда космический корабль «Новые горизонты» совершил первый пролет Плутона в 2015 году, он обнаружил мир неожиданной сложности - мир, который, как и Европа, мог бы даже быть обителью для жизни. Когда вы читаете это, новые горизонты продолжают свой путь мимо Плутона, чтобы продолжить наше исследование пояса Койпера.

***

О чём нам говорит наша парадигма образования планет? Сжатие Солнца продолжалось до тех пор, пока температура в его ядре не стала достаточно высокой, чтобы инициировать реакции ядерного синтеза, а поток энергии наружу стабилизировал новорожденную звезду. Эффект этого поворота событий на протопланетном диске был поразительным. В месте где-то между настоящими орбитами Марса и Юпитера температура стала настолько высокой, что такие материалы, как метан и вода, оставались в газообразном состоянии и в конечном итоге выдувались из внутренней солнечной системы массивным потоком частиц, испускаемых Солнцем. За этой так называемой линией замерзания или, возможно, более правильно ледяной линией - эти материалы могут затвердеть и быть включены в планеты. Таким образом, ледовая линия отмечает границу между внутренней и внешней солнечной системой. Итак, центральная особенность нашей парадигмы стала таковой: у планетарных систем должны быть маленькие, скалистые планеты, близкие к их звездам, с более крупными газовыми гигантами, расположенными дальше. Кусочки пыли перемешивались, слипались и в конечном итоге образовали внутренние планеты и ядра внешних. Обычно принято относиться к первому как к «земным» планетам, а к последнему - к «Юпитерианские». Всё просто не так ли?

*** 

Теперь мы покидаем солнечную систему. Наша цель- поиск других планет у других звёзд. Давайте поговорим, почему найти экзопланеты так сложно. Только в 1838 году немецкий астроном Фридрих Бессель (1784-1848) смог измерить расстояние до другой звезды (для записи это была звезда 61 Лебедь, 10,9 световых лет). Впервые ученые почувствовали необъятность Млечного Пути, невероятные расстояния, отделяющие звездные системы. 11 световых лет это 260 миллионов расстояний от Земли до Луны.

Почему увидеть в телескоп планету так сложно, хотя звёзды мы видим? Мы можем увидеть только отражённый от планеты свет, но он очень тускл. Увидеть этот свет это всё равно что увидеть пламя свечи, горящей во Владивостоке от сюда. Но это не самая страшная беда: Хаббл может улавливать свет и от более тусклых объектов. Самая главная проблема мы не можем выделить свет от планеты на фоне родительской звезды. Как же поступают астрономы?

Первый, исторически метод поиска экзопланет - пытаться найти колебания звезды, вызванные взаимодействием с собственной массивной планетой. Однако очень высокая точность требуеммых измерений очень долго мешала находить настоящие экзопланеты. В XX веке XX веке один американский астроном объявил, что нашёл планеты вокруг 61 Лебедя как раз этим способом. Шумиха длилась около 10 лет, когда в 1978 году стало ясно, что никаких планет вокруг этой звезды нет, однако след в научной фантастике 60-х она успела оставить.

61 Лебедя

Второй способ - метод радиальных скоростей. Этот метод основан на эффекте Доплера. Спектр удаляющихся и приближающихся к нам объектов смещается в красную или синюю сторону, что даёт возможность увидеть такие сдвиги в спектре звёзд. Понятно, что метод работает только для орбит, лежащих по линии видимости звезды.

Первая экзопланета, которая была обнаружена таким методом - это экзопланета около пульсара PSR 1257+12. И она была и остаётся очень странной.

Первая нормальная планета была обнаружена в 1995 году. Группа из Калифорнийской обсерватории Лик объявила о планете вокруг звезды 51 Пегаса (название означает что это 51-я самая яркая звезда в созвездии Пегаса), примерно в 42 световых годах от Земли. И снова планета оказалась неожиданностью. та новая планета находится в нормальной звездной системе, но она большая, возможно, вдвое меньше Юпитера, и она находится близко к ее звезде, ближе, по сути, чем Меркурий к нашему собственному Солнцу. Проблема в том, что нет места для такого рода планеты в аккуратном сценарии, который мы представили для нашей собственной солнечной системы. Планеты, близкие к звезде, должны быть маленькими и каменистыми, а большие планеты формируются дальше. По мере того, как тысячелетие заканчивалось, все больше и больше появлялось этих так называемых горячих юпитеров. Как и сборщик бабочек, о котором мы говорили, находил капустные бабочки, где наша старая парадигма говорила ему, что он должны найти монархов. 

*** 

Чтобы двинуться дальше нам надо понять, что такое планета. К 1801 году телескопы получили достаточно хорошее, чтобы обнаружить Цереру, самое большое тело, которое позже будет идентифицировано как пояс астероидов. В конце концов, было обнаружено еще много таких объектов. Что делать? Всякая скала, кружащая Солнце, считается планетой? Если нет, где вы проводите разграничивающюю линию? В начале девятнадцатого века вновь открытые астероиды просто считались новыми планетами - и даже в 1867 году один автор утверждал, что вокруг Солнца насчитывается не менее 90 планет. Однако за последнюю половину девятнадцатого века произошло что-то интересное. Не было международных органов, чтобы взять на себя роль терминологической полиции, но описания солнечной системы начали меняться и развиваться в направлении нашего нынешнего понимания. Астероидный пояс был признан системой тел размерами от валунов до Цереры, что составляет около 970 60 километров (600 миль) в поперечнике. Не вдаваясь в дебаты о том, что такое «планета», астрономы, по-видимому, поняли, что большинство астероидов не относятся к этой категории. Новые открытия требовали нового определения с большим количеством технических деталей. В 2006 году на международной астрономической ассамблее в Праге было дано новое определение планеты. С 25 августа 2006 года планетой стало называться всякое небесное тело, которое удовлетворяет следующим трём признакам:

(a) обращающееся по орбите вокруг звезды,

(b) имеющее достаточную массу, чтобы под действием собственной гравитации прийти в состояние гидростатического равновесия,

(c) расчистившее окрестности своей орбиты от иных объектов

Если с первыми двумя характеристиками особых разногласий нет, то третий вызвал много шума. На самом деле: что значит "расчистить окрестности орбиты"? Вот в 2012 году на Землю упал Челябенский метеорит. И ещё очень много астероидов кружат по орбите Земли. Так что, значит Земля не планета? По мнению МАС, если Землю переместить на орбиту плутона, то она перестанет быть планетой. В общем, как бы то не было, что такое планета все считают, что знают это. Например, это тело больше скалы и меньше звезды и которое не является луной, то, насколько нам известно, это планета.

Среди астрономов ходит шутка, что планета, как порнография. Все знают, что это, но никто не может объяснить.

*** 

В этом нет никаких сомнений - запуск спутника Кеплера в 2009 изменил наш взгляд на экзопланеты навсегда. То многообразие экзопланет о котором мы говорили раньше только его заслуга.

Космический аппарат Кеплера обнаруживает планеты методом, который легко описать, если не всегда легко осуществить на практике. Он называется транзитным методом, и он работает из-за простого факта: когда планета проходит между наблюдателем и звездой, наблюдатель видит, что свет от звезды немного тускнеет, а затем возвращается в нормальное состояние, когда планета движется дальше. Неоднократные образцы таких затенений-это как отпечаток пальца - свидетельствует о присутствии планеты.  Но это легче описать, чем выполнить. Есть много сложностей, которые здесь я не хочу касаться (Критически зависит от ориентации системы, транзит многих планет, чёрные пятна на звёздах, если период обращения планеты больше времени жизни Кеплера.)

Скажу лишь то, что то, что находит Кеплер не становится сразу планетой, это не становится даже кандидатом в экзопланеты, а называется "Kepler object of interest" . Только 1/3 объектов интереса Кеплера определяется, как планета.

*** 

Запуск Кеплера успокоил страхи рубежа веков. Транзитный метод не привязан к большим планетам, но способен замечать провалы в светимости от всех планет, размеры которых колеблются от меньшего, чем размер Земли, до более крупных, чем размер Юпитера. Быстро стало очевидно, что горячие Юпитеры на самом деле составляют небольшую часть видов планет, и что «проблема горячих Юпитеров» на самом деле не проблема, а это всего лишь артефакт метода лучевой скорости.

Обнаружение транзита позволяет нам очень хорошо определить экзопланету из простой физики. Время между переходами - это «год» экзопланеты, и из этого мы можем определить радиус своей орбиты, если мы используем стандартные астрономические методы для оценки массы звезды. Объем затемнения говорит нам, сколько света блокирует экзопланета, что позволяет нам определить его радиус и, следовательно, его объем. Измерение радиальной скорости звезды по мере того, как она и планета вращаются вокруг центра масс системы, позволяют вычислить массу экзопланеты и, следовательно, ее плотность (а именно массу, деленную на объем), а это, в свою очередь, говорит нам если мы имеем дело с земной планетой (маленькой, скалистой и плотной) или газовым гигантом (большим и газообразным). Мы часто можем много узнать о составе недавно обнаруженной экзопланеты с помощью наблюдения спектра планеты.

*** 

55-я самая яркая звезда в созвездии Рака (Краб), 55 Cancri - довольно обычная звезда: немного меньше Солнца, немного прохладнее, чуть более 40 световых лет от Земли. Поначалу, похоже, не так много, чтобы привлечь наше внимание, хотя есть несколько интригующих характеристик, которые мы могли бы упомянуть. Звезда, например, намного старше Солнца - между 7,9 и 8,4 миллиарда лет, в отличие от летнего Солнца сравнительно лет 4,5 миллиарда лет. Он также имеет несколько более высокую концентрацию тяжелых элементов. Однако не все свойства звезды приводят нас к этому участку неба, но тот факт, что 55 Cancri окружен сложной планетной системой, которая включает в себя тело 55 Cancri e, планету, впервые обнаруженную в 2004 году. Это место, которое мы называем Diamond World, одной из самых необычных планет, обнаруженных методом лучевых скоростей.

Эта очень быстрая планета - её год, меньше, чем наш день -всего 17 часов и скорее всего она обращена к солнцу только одной стороной. Но необычно не это. Дело в том, что если мы применим для это планеты законы Кеплера, то окажется, что эта планета находится внутри звезды! Это очень маленькая и очень плотная планета. Его радиус примерно в два раза больше, чем у Земли, и у него масса почти в девять раз больше, чем у нашей собственной планеты. Это означает, что он имеет плотность, похожую на камни и металлы на Земле - примерно в шесть раз больше плотности воды. Но если это камни - кремний, то тогда она должна иметь меньший радиус засчёт гравитационного сжатия. Мы должны сделать некоторые тщательные вычисления, но когда мы это сделаем, мы обнаружим, что мы можем понять размер и плотность этой планеты, если половина ее материала является углеродом, а остальное - кремний, кислород и небольшое количество других элементов. Углерод создаёт характерный цвет планеты - чёрный. Сильное магнитное поле создаёт мощнейшие сияния на планете. Из разломов тектонических плит, под которыми кипит расплавленный углерод, вырываются снопы лавы, моментально кристаллизующейся в алмазы, прежде чем извергнуться атмосферу, создавая световое шоу, в отличающееся от всего, что мы когда-либо видели на Земле.

Этот углеродный мир является хорошим представителем типа планеты, которую мы ожидаем находить с некоторой плотностью в галактике — большие планеты, сделанных главным образом из тяжелых элементов. Например, Меркурий в нашей собственной солнечной системе может быть поистине названа никелево-железным миром.  Каждый из этих тяжёло-металлических миров будет иметь свои особенности, свои уникальные характеристики. Как всегда, разнообразие, которое мы находим, когда смотрим на экзопланеты, бросает вызов нашему воображению.

***

Вспомним наше описание образования солнечной системы. Мы можем думать о формировании, которое происходит в три этапа, что-то вроде переключения передач в автомобиле. Сначала формируются планеты, затем оставшаяся пыль и обломки поглощаются или выбрасываются из системы, и, наконец, планеты начинают сложный танец под действием силы тяжести - то, что мы назвали игрой космического бильярда. На этом последнем этапе планетарные орбиты смещаются, и планеты могут быть выброшены из солнечной системы. Согласно некоторым теоретическим расчетам, на этой фазе было выброшено из нашей собственной зарождающейся солнечной системы целых десяток объектов размером с Марс. Однако эти выброшенные тела не просто исчезают. Они продолжают блуждать по галактике, скорее всего, на орбитах вокруг галактического центра. На самом деле, вполне вероятно, что «блуждающих планет», гораздо больше чем обыкновенных планет, вращающиеся вокруг звезд. И эти планеты. вопреки ожиданиям не холодны и на них тоже вполне может быть жизнь. Мы - поверхностные шовенисты. Внутреннее тепло планеты может создать все необходимые условия для жизни под поверхностью. Такие планеты находят с помощью метода, называемого гравитационным лензированием. Астрономы нашли только несколько блуждающих планет. Проблема, конечно же, в том, что мы не знаем, когда и где появится кольцо, поэтому нет никакой техники мониторинга, которая бы максимизировала возможности обнаружения. Лучшее, что мы можем сделать, это зависеть от случайных совпадений, чтобы дать нам кольцо время от времени. По этой причине на сегодняшний день мы видели доказательства лишь нескольких блуждающих планет. Однако из этих немногих находок астрономы подсчитали, что число планет-изгоев в галактике больше, чем количество планет, вращающихся вокруг звезд. Так как оценки крайне неточны от 2 до 100 000 раз.Такие выброшенные планеты продолжают свой путь вокруг галактического ядра.

Предположим, что родительская звезда одной из таких планет родилась недалеко от центра Галлактики, в той области, где плотность звёзд очень велика, а значит часты явления сверхновых. Тогда она будет содержать ещё больше радиоактивных элементов, чем другие планеты. Как мы уже отмечали, в процессе перестройки орбиты, планеты могут быть выброшены в пространство вместе со своими Лунами. На этих спутниках, как и на спутниках Юпитера и Сатурна должны быть подлёдные океаны воды: здесь работают одни и те же механизмы генерации тепла. Такие луны являются отличными кандидатами на наличие жизни.

Мы можем вообразить себе сценарий, при котором на одно такой крупной луне, размером с Землю, из-за газов выброшенных вулканами сформировалась атмосфера, содержащая много углекислого газа. А где есть углекислый газ и источник тепла, то там есть и парниковый эффект. И этот парниковый эффект может создать комфортную для живых существ температуру. И представьте себе мир, на котором ни разу не всходило солнце, представьте его вечные ночные океаны, его жителей, глаза которых должны видеть только в инфракрасном диапазоне.

В холодных глубинах межзвездного пространства его луны действительно могли быть убежищем для жизни, возможно даже жизни на поверхности. Однако мы должны признать, что наши шансы на обнаружение такой системы, не очень хороши. Он не будет сиять отраженным светом, так как он близок к звезде, и у него нет источника света. Наши телескопы не видят его, и он должен будет пройти невероятно близко к Земле, чтобы мы могли заметить его в инфракрасном диапазоне. Но такие обитаемые планеты-изгои могут быть повсеместными.

Мы утверждаем, однако, что, если плагины-изгои действительно столь же распространены, как предполагают оценки, то почти наверняка существует «Хейвен», ожидающая их обнаружения. Существование поверхностного океана на большой луне не невозможно, но его существование будет в решающей степени зависеть от количества внутреннего тепла, текущего на поверхность. При небольшом приливном нагреве это тепло должно было исходить из тепла образования и радиоактивности. Оба эти источника уменьшаются со временем, поэтому в конечном итоге поверхностные океаны Луны замерзнут. Изоляционные свойства льда, вероятно, были бы достаточно хорошими, чтобы поддерживать воду под ней жидкость в течение длительного времени. 





























Report Page