В сериале «Звездный путь» всякий раз, когда «Энтерпрайз» приближается к землеподобной планете, капитан Спок объявляет, что они подходят к планете «класса М». На самом деле в астрономии ничего подобного пока нет. Теперь, когда на сцене появились тысячи различных типов планет, включая немалое количество землеподобных, появление новой классификации — дело времени.
Близнец Земли?
Если где-то в космосе существует планета — двойник Земли, то обнаружить ее нам пока не удается. Зато нашлось около 50 суперземель. Особенно интересна планета Кеплер-452 b, открытая космическим телескопом «Кеплер» в 2015 г. и расположенная на расстоянии примерно 1400 световых лет от нас. Она в полтора раза крупнее нашей планеты, так что мы весили бы больше, чем весим на Земле, но в остальном жизнь там, возможно, не слишком бы отличалась от земной. В отличие от экзопланет, обращающихся вокруг красного карлика, Кеплер-452 b располагается у звезды, которая массивнее Солнца всего на 3,7 %. Период ее обращения составляет 385 земных суток, а равновесная температура на ней составляет примерно –8 ºС, то есть чуть теплее, чем на Земле. Планета Кеплер-452 b лежит в зоне жизни. Астрономы, занятые поисками внеземного разума, направили на нее радиотелескопы, чтобы получать послания от цивилизации, если таковая там существует. Пока их приборы ничего не зарегистрировали. К сожалению, поскольку Кеплер-452 b находится далеко от нас, даже следующее поколение телескопов не позволит нам получить сколько-нибудь значительную информацию о составе ее атмосферы.
Интерес ученых вызывает также планета Кеплер-22 b, которая находится на расстоянии 600 световых лет и превосходит Землю по размеру в 2,4 раза. Ее орбита на 15 % меньше орбиты Земли — эта планета совершает полный оборот вокруг своего светила за 290 земных суток, но светимость ее центральной звезды Кеплер-22 на 25 % уступает светимости Солнца. Два этих фактора компенсируют друг друга, так что, по мнению ученых, температура на поверхности планеты сравнима с температурой на Земле. Кеплер-22 b тоже находится в зоне жизни.
Но наибольшее внимание среди всех обнаруженных экзопланет привлекает к себе планета KOI 7711. Дело в том, что по состоянию на 2017 г. именно она по всем характеристикам больше всего похожа на Землю. Эта планета на 30 % крупнее Земли, а центральная звезда системы очень похожа на Солнце. Планете KOI 7711 не грозит опасность быть сожженной солнечными вспышками. Продолжительность года на ней почти идентична земному году. Она располагается в зоне жизни своей звезды, но мы пока не в состоянии оценить наличие в ее атмосфере водяного пара. На первый взгляд все условия на планете KOI 7711 годятся для существования на ней какой-то формы жизни. От Земли ее отделяют 1700 световых лет — это самая далекая из трех названных планет.
Проанализировав десятки подобных планет, астрономы выяснили, что их, как правило, можно разделить на две категории. Первая из них — это суперземли, о которых мы говорили. Вторая — мини-нептуны (газовые карлики). Это газообразные планеты в 2–4 раза крупнее Земли, не похожие ни на что в наших ближайших окрестностях (наш Нептун в 4 раза больше Земли). Открыв очередную новую небольшую планету, астрономы стараются определить, к какой из названных категорий она принадлежит. Так биологи пытаются классифицировать новое животное, решив, млекопитающее это или рептилия. Загадка, однако, в том, почему эти категории планет не представлены в нашей Солнечной системе, тогда как у других звезд они распространены широко.
Планеты-странницы
Планеты-странницы (бродячие планеты) можно отнести к самым необычным из обнаруженных небесных тел. Они блуждают по Галактике сами по себе, не обращаясь вокруг конкретной звезды. Каждая из таких планет возникла, вероятно, в какой-нибудь звездной системе, но оказалась слишком близка к экзопланете размером с Юпитер — и была выброшена в открытый космос. Как мы уже отмечали, большие юпитероподобные планеты часто имеют эллиптические орбиты или медленно мигрируют по сходящейся спирали к центральной звезде. Их траектории могут пересекаться с траекториями более мелких планет, и вследствие этого бродячих планет в Галактике может оказаться даже больше, чем обычных. Мало того, согласно некоторым компьютерным моделям, наша Солнечная система, возможно, миллиарды лет назад тоже выбросила из себя с десяток странствующих планет.
Планеты-странницы не находятся вблизи от какого-либо источника света и сами света не излучают, поэтому поначалу казалось, что бесполезно даже пытаться их обнаружить. Но астрономы сумели все же найти несколько таких планет методом гравитационного линзирования, для которого требуется очень точное и довольно редкое выстраивание какой-нибудь фоновой звезды, бродячей планеты и детектора на Земле в одну линию. В результате, чтобы обнаружить горстку планет-странниц, приходится просматривать миллионы звезд. К счастью, этот процесс можно автоматизировать, так что поисками занимаются компьютеры, а не астрономы.
На данный момент обнаружено 20 потенциальных планет-странниц, одна из которых находится всего лишь в семи световых годах от Земли. Однако недавно японские астрономы, проверив 50 млн звезд, обнаружили до 470 возможных кандидатов в странники. По оценкам японских исследователей, на каждую звезду в нашей Галактике может приходиться по две планеты-странницы. Другие астрономы предполагают, что число блуждающих планет может превосходить число обычных в 100 000 раз.
Может ли на блуждающих планетах существовать жизнь такая, какой мы ее знаем? Это зависит от многих факторов. Подобно Юпитеру или Сатурну, некоторые из планет-странниц могут иметь множество покрытых льдом лун. Если так, то приливные силы могли бы расплавить лед и превратить его в океаны, где могла бы возникнуть жизнь. Но источники энергии в космосе не ограничиваются солнечным светом и приливными силами — источником энергии, без которого блуждающая планета не сможет породить жизнь, может быть радиоактивность.
В качестве иллюстрации вспомним один эпизод из истории науки. В конце XIX в. простой расчет, который произвел физик лорд Кельвин, показал, что Земля, по идее, должна была остыть через несколько миллионов лет после возникновения и оставаться промерзшей насквозь и весьма негостеприимной по отношению к жизни. Сообщение об этом вызвало несогласие биологов и геологов, настаивавших на том, что Земля существует миллиарды лет. Ошибка физиков выяснилась, когда Мария Склодовская-Кюри и другие открыли радиоактивность. Именно ядерные силы в ядре Земли, порождаемые долгоживущими радиоактивными элементами, такими как уран, уже не один миллиард лет помогают сохранить ядро Земли горячим.
Астрономы выдвинули предположение, что и блуждающие планеты могут обладать радиоактивными ядрами, которые помогают им оставаться относительно теплыми. Это означает, что радиоактивное ядро может, в принципе, обеспечивать теплом горячие источники и вулканические кратеры на дне океана, где возникнут необходимые для жизни химические вещества. Если странствующих планет в нашей Галактике много, как считают некоторые астрономы, то наиболее вероятным местом обнаружения жизни могут оказаться не зоны жизни возле звезд, а планеты-странницы и их луны.
