Задним числом можно сказать, что эти странные результаты следовало предвидеть. Поскольку в нашей Солнечной системе планеты движутся по красивым правильным окружностям, астрономы считали, что шары из пыли, водорода и гелия, которые превращаются в солнечные системы, всегда уплотняются равномерно. Теперь же мы понимаем, что с гораздо большей вероятностью гравитация сжимает их беспорядочным, случайным образом, в результате чего возникают планеты на вытянутых или неправильных орбитах, которые могут пересекаться и сталкиваться друг с другом. Это важно, ведь вполне может оказаться, что для жизни благоприятны только солнечные системы с круговыми орбитами планет, как наша.
Землеподобные планеты
Землеподобные планеты невелики и вызывают лишь легкое ослабление или слабое искажение света от центральной звезды. Но при помощи космического телескопа «Кеплер» и гигантских наземных телескопов астрономы начали находить в космосе «суперземли», то есть каменные, подобно Земле, планеты, способные поддерживать жизнь в том виде, какой мы ее знаем, но крупнее Земли на 50–100 %. Мы пока не можем ничего сказать о происхождении таких планет, но в 2016–2017 гг. было сделано несколько связанных с ними сенсационных открытий.
Проксима Центавра — ближайшая, после нашего Солнца, к Земле звезда. На самом деле она является частью тройной звездной системы и обращается вокруг пары более крупных звезд, известных как альфа Центавра A и B, обращающихся друг вокруг друга. Астрономы были поражены, когда около Проксимы Центавра обнаружилась планета всего на 30 % крупнее Земли. Она получила название Проксима Центавра b.
«Это меняет все правила игры в экзопланетологии, — заявил Рори Барнс, астроном из Университета штата Вашингтон в Сиэтле. — То, что она так близка к нам, означает, что мы имеем возможность следить за ней успешнее, чем за какой бы то ни было другой планетой из обнаруженных до сих пор»
[51]. Новые гигантские телескопы, которые сейчас разрабатываются, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб», сумеют, возможно, получить первые фотографии этой планеты. Профессор Сигер говорит: «Это поистине феноменально. Мы столько лет гадали, существуют ли внесолнечные планеты. Кто бы мог подумать, что одна такая планета имеется у ближайшей к нам звезды?»
[52]
Центральная звезда Проксимы Центавра b — тусклый красный карлик массой всего 12 % от массы Солнца. Чтобы попадать в зону жизни, где планета сможет поддерживать жидкую воду и даже, возможно, океаны, она должна располагаться относительно близко к этой звезде. Радиус орбиты планеты Проксима Центавра b составляет всего 5 % от радиуса земной орбиты. Она намного быстрее Земли обращается вокруг своей звезды, совершая один полный оборот каждые 11,2 суток. Сейчас идут горячие споры о том, совместимы ли условия на Проксиме Центавра b с жизнью земного типа. Одна из основных причин для сомнений — то, что эту планету, наверное, постоянно бомбардируют частицы звездного ветра, которые могут быть в 2000 раз энергичнее тех, что попадают на Землю. Чтобы защититься от этой бомбардировки, Проксима Центавра b должна обладать сильным магнитным полем. Пока у нас недостаточно информации, чтобы определить, так ли это.
Выдвинута гипотеза, что Проксима Центавра b может находиться со своей звездой в состоянии приливного захвата и потому обращена к звезде всегда одной и той же стороной, как Луна к Земле. Тогда эта сторона должна быть постоянно разогрета, а на другой должен царить вечный холод. В этом случае океаны жидкой воды могут существовать только в узкой полосе между двумя полушариями, где возможна умеренная температура. Допустим и другой вариант: если планета Проксима Центавра b обладает достаточно плотной атмосферой, ветры могут выравнивать температуру на ее поверхности. Тогда жидкие океаны могут существовать повсюду на планете.
Следующий шаг — определение состава атмосферы и наличие или отсутствие в ней воды и кислорода. Проксима Центавра b была обнаружена при помощи доплеровского метода, но химический состав ее атмосферы легче оценить при помощи транзитного метода. Когда какая-нибудь экзопланета проходит непосредственно перед центральной звездой своей системы, крохотная часть света звезды доходит до нас сквозь ее атмосферу. Молекулы определенных веществ в атмосфере поглощают звездный свет определенных длин волн, что позволяет ученым судить о природе этих молекул. Однако, чтобы это можно было проделать, ориентация орбиты экзопланеты должна быть подходящей, и вероятность того, что орбита Проксимы Центавра b ориентирована правильно, составляет всего 1,5 %.
Обнаружение молекул водяного пара на землеподобной планете стало бы поразительным достижением. Профессор Сигер объясняет, что «если говорить о маленькой каменной планете, то водяной пар в ее атмосфере может присутствовать только в том случае, если на поверхности есть жидкая вода. Если мы обнаружим водяной пар на каменной планете, то сможем сделать вывод, что на ней есть также жидкие океаны».
Семь землеподобных планет у одной звезды
Еще одно беспрецедентное открытие было сделано в 2017 г. Астрономы обнаружили солнечную систему, само существование которой противоречит всем теориям планетной эволюции. Семь землеподобных планет обращаются вокруг центральной звезды под названием TRAPPIST-1. Три из них располагаются в зоне жизни и могут иметь на поверхности жидкие океаны. «Это поразительная планетная система, не только потому, что мы обнаружили в ней так много планет, но и потому, что все они по размеру схожи с Землей», — заявил Микаэль Жийон, глава бельгийской научной группы, совершившей это открытие
[53]. (Название TRAPPIST — это одновременно аббревиатура названия телескопа, которым пользовалась группа Жийона, и отсылка к популярному в Бельгии сорту пива.)
TRAPPIST-1 — это красный карлик всего в 38 световых годах от Земли, его масса составляет лишь 8 % от массы Солнца. Как и у Проксимы Центавра, у этой звезды имеется зона жизни. Если «наложить» эту звездную систему на нашу, орбиты всех ее семи планет целиком улягутся в пределы орбиты Меркурия. Эти экзопланеты обращаются вокруг своей звезды менее чем за три недели, а ближайшая из них совершает полный оборот вокруг светила за 36 ч. Благодаря компактности этой солнечной системы планеты в ней гравитационно взаимодействуют и теоретически могут столкнуться друг с другом. Конечно, наивно ждать, что они на полном ходу врежутся друг в друга. К счастью, в 2017 г. установлено, что все они находятся в резонансе. Это означает, что их орбиты находятся в фазе одна с другой и никаких столкновений не будет. Судя по всему, эта планетная система устойчива. Что же касается Проксимы Центавра b, то астрономы продолжают исследовать возможные варианты с учетом солнечных вспышек и приливного захвата.
