100 великих загадок астрономии

Поиски водных миров – сейчас одна из главных задач, стоящих перед астрономами. Ведь там, где есть вода, может быть и жизнь. Тому есть несколько объяснений.

Считается, что жизнь может уцелеть лишь на планетах, чья ось вращения устойчива. Если же планета «кувыркается», то условия обитания на ней меняются так резко, что популяции животных могут погибнуть. Однако, если вся планета равномерно покрыта океаном, то положение ее оси вращения не играет особой роли. Даже если ось повернется, и тот или иной участок планеты внезапно окажется ближе обычного к своему «солнцу» или, наоборот, гораздо дальше от него, то толща океана компенсирует гигантские перепады температуры.

Многокилометровый слой воды, подобно земной атмосфере, защитит животных, прячущихся в ее глубине, от жесткого ультрафиолетового излучения или потоков высокоэнергетичных частиц. Им незачем жить в ожидании бед – их спасет океан. Расчеты показали, что жизнь на дне громадного океана уцелеет, если даже неподалеку взорвется сверхновая звезда.

Как отмечают многие ученые, страшнее всего для зародившейся жизни будет, если планета, перемещаясь по своей орбите, покинет достаточно узкую «зону жизни». Но вот для «водных миров» это не так опасно. Когда планета, полностью покрытая водой, движется по эксцентричной орбите, опасно сближаясь с «солнцем», верхний слой воды неминуемо вскипит и испарится. Однако это не погубит жизнь. Организмы, населяющие океан, будут лишь периодически совершать миграции, то забираясь поглубже, когда небесный жар выжигает планету, то всплывая к поверхности, когда водяные пары, конденсируясь, будут непрестанно проливаться дождем. Часть их переживет и ледниковый период, который наступит, когда планета удалится от «солнца».

Но какая жизнь может ждать нас там, где от горизонта до горизонта – лишь мерный ход волн? Можно ли вообразить носителей разума, таящихся среди бурунов? В богатой галерее инопланетян, созданной писателями-фантастами, почти нет места разумным существам, не кажущим носа из подводного царства. Разве что вспомнятся дельфины, которых лет сорок назад энтузиасты объявляли нашими «братьями по разуму». Да вот еще знаменитый британский фантаст Артур Кларк в одном из своих рассказов описал гигантских кракенов, наделенных разумом. Они создают подводную цивилизацию, изъясняясь на языке световых сигналов. Стоит вспомнить и «Солярис» Станислава Лема, где Океан, покрывший планету, – одно огромное мыслящее существо.

В поисках «второй Земли»

Постепенно астрономы научились отыскивать планеты все меньших размеров. В списке открытий – уже не редкость планеты размером с Нептун, с твердым ядром внутри. Чем меньше планета, тем ближе ее условия к земным, тем вероятнее, что ее поверхность окажется твердой и что она будет окружена воздушной оболочкой.

«Суперземлей» повелось называть громадные внесолнечные планеты земного типа. Впрочем, к этой категории относят планеты лишь по их массе, а не по тому, похожи ли они на Землю и населены ли они живыми организмами. Пока подобные планеты составляют около 3 % всех обнаруженных нами почти семи сотен экзопланет. Понятно, что любая новая «суперземля», найденная астрономами, вызывает всеобщий интерес и становится темой для различных пересудов.

В принципе, в нашей Солнечной системе ни одна планета не похожа на «суперземлю». Небесные тела, отнесенные к этой категории, очень разнолики: одни из них полностью покрыты океаном, другие состоят из чистого железа и скорее напоминают гигантское пушечное ядро, третьи сложены из углерода. Последние, по нашим меркам, особенно экзотичны. По мнению ряда астрономов, под их верхним слоем, вероятно, простирается алмазная толща.

Первая «суперземля» была открыта в 2005 году. Она располагалась близ звезды Глизе (Gliese) 876 и получила название Глизе 876d (еще ранее возле той же звезды были обнаружены две планеты величиной с Юпитер). Масса этой планеты почти в 6 раз выше массы Земли, а период ее обращения составляет всего двое суток. Температура ее поверхности – примерно 650 кельвинов.

В том же 2005 году были замечены две новые «суперземли» OGLE-2005-BLG-390Lb (ее масса в 5,4 раза выше массы Земли) и HD 69830b (10 масс Земли). Обе экзопланеты обращаются вокруг красного карлика.

Так художник представил «суперземлю» Глизе 876

Первой экзопланетой, несомненно, напоминающий каменный шар, является планета COROТ-7b, открытая в начале 2009 года на расстоянии 490 световых лет от Земли, в созвездии Единорога. Во всех предыдущих случаях у астрономов не было уверенности в том, что они отыскали каменную планету. Проведенные измерения показали, что COROТ-7b почти в пять раз массивнее Земли, а ее диаметр – в 1,7 раза больше диаметра нашей планеты. Таким образом, плотность этой «суперземли» – 5,6 грамма на кубический сантиметр – оказалась очень близка к земной (5,51 грамма на кубический сантиметр). Разумеется, о жизни на этой планете не может идти и речи. Та ее сторона, что повернута к родной звезде, разогрета почти до 2500 °C. Вероятно, всю ее покрывают потоки раскаленной лавы и кипящие океаны. Ночная же сторона остывает до минус 200 °C.

В последние годы особое внимание ученых привлекает планетная система Глизе 581, расположенная в двадцати световых годах от Земли, в созвездии Весов, – по космическим меркам, почти по соседству с нами. Она состоит, возможно, из шести планет, обращающихся вокруг красного карлика, яркость которого в полсотни раз меньше, чем Солнца. Этот карлик относится к числу ста ближайших к нам звезд.

В 2007 году швейцарский астроном Стефан Удри обнаружил сразу две «суперземли» рядом с этой звездой. Их масса превышала земную менее чем в десять раз. Расчеты показали, что планеты с такой массой могут удерживать воздушную оболочку.

Больше всего на нашу Землю поначалу была похожа планета Глизе 581c – самая маленькая из внесолнечных планет, открытых к тому времени. Она была всего в пять раз массивнее нашей планеты, а потому ее поспешили окрестить «второй Землей». Однако она располагается рядом со звездой – в 14 раз ближе, чем Земля, – и, стало быть, сильно разогрета. Жизнь на ее поверхности невозможна.

Еще одна планета этой системы – Глизе 581d – в восемь раз крупнее Земли, но она расположена подальше от звезды, и на ней могла бы возникнуть примитивная жизнь. Как показал уточненный расчет, проделанный в апреле 2009 года, на планете Глизе 581d можно отыскать воду. Впрочем, появление высших форм жизни вряд ли возможно и здесь, поскольку планета повернута к своему светилу всегда одной и той же стороной: эта сторона чересчур разогрета, здесь проносятся бури, по сравнению с которыми любой земной ураган показался бы легким бризом, а на другом полушарии царят жуткий холод и мрак.

В апреле 2009 года Мишель Майор объявил об открытии планеты Глизе 581e, масса которой (снова рекорд!) была всего в 1,9 раза выше, чем масса Земли. Очень высока вероятность того, что это – каменная планета.

Последнее открытие было сделано в сентябре 2010 года. Американские астрономы Стивен Фогт и Пол Батлер, проанализировав результаты наблюдений за звездой Глизе 581, проводившихся на протяжении одиннадцати лет, обнаружили планету Глизе 581g. Ее масса в 3,4–4,1 раза больше массы Земли, а периметр в 1,2–1,4 раза превышает земной. Планета достаточно велика, чтобы удерживать возле себя воздушную оболочку. Ее поверхность предположительно твердая. Год на Глизе 581g длится всего 37 суток. Опять же и эта планета неизменно обращена к своей звезде одним полушарием. Астрономы предположили, что на определенной части планеты – на границе между дневной и ночной сторонами, там, где царят вечные сумерки, – сложились условия, в которых может существовать жизнь. Так неужели нам впервые удалось обнаружить планету, где могут обитать живые организмы? «Планеты подобного типа – отнюдь не редкость в нашей Галактике, – считает Стивен Фогт. – Возможно, она изобилует планетами, пригодными для жизни».

Однако Глизе 581g сразу же стала яблоком раздора в саду планет. В то время как средства массовой информации поспешили сообщить о том, что найдена «вторая Земля», а кто-то даже уловил загадочные сигналы, наверное, посылаемые нашими «братьями по разуму», некоторые астрономы подвергли сомнению расчеты, проделанные Фогтом и Батлером.

В самом деле, они не наблюдали непосредственно эту планету, а заметили ее присутствие по гравитационному воздействию на звезду. Сообщая о возможно открытой ими планете, Фогт и Батлер подчеркнули, что замеченные ими сигналы слишком слабы и, может быть, мы имеем дело лишь с погрешностью измерений (вероятность этого, по их словам, составляла несколько процентов). Поэтому желательно, чтобы другие группы исследователей проверили их расчеты.

Проверка не принесла обнадеживающих результатов. Но поиск внесолнечных планет – это пока что-то вроде поиска вслепую пресловутой иголки в стоге сена. Это сложность в квадрате. Тень, отброшенная тенью. Призрак призрака. Ученые применяют разные методики поиска экзопланет. Получают результаты с некоторой долей погрешности. Разные результаты. Строят догадки. Делают возможные выводы. Разные выводы. Поэтому никого не должно удивлять, что само существование сразу нескольких внесолнечных планет оспаривается коллегами-астрономами. Среди них оказалась и Глизе 581g. Украшение сада планет. Его яблоко раздора.