Egzoplanete: Daleki rođaci Zemlje. Galaktička naseljiva zona

Pogledajte rasipanje zvijezda na crnom noćnom nebu - svi oni sadrže zadivljujuće svjetove poput našeg Sunčevog sistema. Prema najkonzervativnijim procjenama, galaksija Mliječni put sadrži više od stotinu milijardi planeta, od kojih su neke slične Zemlji.

Nove informacije o "vanzemaljskim" planetama - egzoplanete- otvorio svemirski teleskop Kepler, istražujući sazvežđa u iščekivanju trenutka kada će se udaljena planeta naći ispred svog svetila.

Orbitalna opservatorija je lansirana u maju 2009. godine posebno za traženje egzoplaneta, ali je propala četiri godine kasnije. Nakon mnogih pokušaja da se teleskop vrati u rad, NASA je bila prisiljena da povuče opservatoriju iz svoje "svemirske flote" u avgustu 2013. godine. Ipak, tokom godina posmatranja, Kepler je dobio toliko jedinstvenih podataka da će za njihovo proučavanje trebati još nekoliko godina. NASA se već priprema za lansiranje Keplerovog nasljednika, teleskopa TESS, 2017. godine.

Super-Zemlje u pojasu Zlatokose

Danas su astronomi identifikovali skoro 600 novih svetova od 3.500 kandidata za titulu "egzoplaneta". Vjeruje se da se među tim nebeskim tijelima najmanje 90% može pokazati kao "prave planete", a ostatak - dvostruke zvijezde, "smeđi patuljci" koji nisu narasli do zvjezdanih veličina i nakupine velikih asteroida.

Većina kandidata za nove planete su plinoviti divovi poput Jupitera ili Saturna, kao i super-Zemlje - stenovite planete nekoliko puta veće od naše.

Naravno, daleko od svih planeta padaju u vidno polje Keplera i drugih teleskopa. Njihov broj se procjenjuje na samo 1-10%.

Da bi se definitivno identificirala egzoplaneta, ona mora biti više puta fiksirana na disku svoje zvijezde. Jasno je da se najčešće nalazi blizu svog sunca, jer će tada njegova godina trajati samo nekoliko zemaljskih dana ili sedmica, pa će astronomi moći više puta da ponove opažanja.

Takve planete u obliku vrućih kugli plina često se ispostavljaju kao "vrući Jupiteri", a svaki šesti je poput goruće super-Zemlje prekrivene morima lave.

Naravno, u takvim uvjetima proteinski život našeg tipa ne može postojati, ali među stotinama negostoljubivih tijela postoje ugodni izuzeci. Do sada je identifikovano više od stotinu zemaljskih planeta koje se nalaze u tzv. zlatokosi pojas.

Ovaj bajkoviti lik vodio se principom „ni više, ni manje“. Slično, rijetki planeti uključeni u "zonu života", temperatura bi trebala biti u granicama postojanja tekuće vode. Štaviše, 24 planete od ovog broja imaju poluprečnik manji od dva radijusa Zemlje.

Međutim, do sada samo jedna od ovih planeta ima glavne karakteristike Zemljinog blizanca: nalazi se u zoni Zlatokose, približna je Zemljinoj veličini i dio je sistema žutih patuljaka sličnog Suncu.

U svetu crvenih patuljaka

Međutim, astrobiolozi, koji uporno traže vanzemaljski život, ne klonu duhom. Većina zvijezda u našoj galaksiji su mali hladni i tamni crveni patuljci. Prema savremenim podacima, crveni patuljci, koji su otprilike upola manji i hladniji od Sunca, čine najmanje tri četvrtine "zvjezdane populacije" Mliječnog puta.

Oko ovih "solarnih rođaka" okreću se minijaturni sistemi veličine orbite Merkura, a imaju i svoje pojaseve Zlatokose.

Astrofizičari sa Univerziteta Kalifornije u Berkliju čak su sastavili poseban kompjuterski program TERRA, uz pomoć kojeg je identifikovano desetak zemaljskih blizanaca. Svi su oni blizu svojih životnih zona u blizini malih crvenih svjetiljki. Sve to uvelike povećava šanse za prisustvo vanzemaljskih centara života u našoj galaksiji.

Za crvene patuljke, u čijoj blizini su pronađene planete slične Zemlji, ranije se smatralo da su vrlo tihe zvijezde, a na njihovim površinama rijetko se javljaju baklje praćene izbacivanjem plazme.

Kako se ispostavilo, u stvari, takve svjetiljke su čak aktivnije od Sunca.

Na njihovoj površini se neprestano dešavaju snažne kataklizme, koje stvaraju orkanske udare "zvjezdanog vjetra" koji mogu savladati čak i moćni magnetni štit Zemlje.

Međutim, za blizinu svoje zvijezde, mnogi blizanci Zemlje mogu platiti vrlo visoku cijenu. Tokovi radijacije od čestih bljeskova na površini crvenih patuljaka mogu bukvalno „olizati“ dio atmosfere planeta, čineći ove svjetove nenastanjivim. Istovremeno, opasnost od koronalnih izbacivanja je povećana činjenicom da će oslabljena atmosfera slabo zaštititi površinu od nabijenih čestica tvrdog ultraljubičastog i rendgenskog zraka "zvjezdanog vjetra".

Osim toga, postoji opasnost da magnetosfere potencijalno nastanjivih planeta budu potisnute najjačim magnetnim poljem crvenih patuljaka.

Slomljeni magnetni štit

Astronomi su dugo sumnjali da mnogi crveni patuljci imaju snažno magnetno polje koje može lako probiti magnetni štit koji okružuje potencijalno nastanjive planete. Da bi se to dokazalo, izgrađen je virtuelni svijet u kojem se naša planeta rotira oko slične zvijezde u vrlo bliskoj orbiti u "zoni života".

Pokazalo se da vrlo često magnetsko polje patuljka ne samo da snažno deformiše Zemljinu magnetosferu, već je čak i tjera ispod površine planete. U takvom scenariju, za samo nekoliko miliona godina, ne bismo imali ni zraka ni vode, a cijela bi površina bila spržena kosmičkim zračenjem.

Iz ovoga slijede dva zanimljiva zaključka. Potraga za životom u sistemima crvenih patuljaka može se pokazati potpuno beznadežnom, a ovo je još jedno objašnjenje za "veliku tišinu kosmosa".

Međutim, možda ne možemo ni na koji način otkriti vanzemaljsku inteligenciju jer je naša planeta rođena prerano...

Ko može živjeti na udaljenim egzoplanetama? Možda takva stvorenja?

Tužna sudbina prvenca

Analizirajući podatke dobijene uz pomoć teleskopa Kepler i Hubble, astronomi su otkrili da se proces formiranja zvijezda u Mliječnom putu značajno usporio. To je zbog sve većeg nedostatka građevinskog materijala u obliku oblaka prašine i plina.

Ipak, u našoj galaksiji je ostalo još mnogo materijala za rađanje zvijezda i planetarnih sistema. Štaviše, za nekoliko milijardi godina, naše zvjezdano ostrvo će se sudariti s džinovskom galaksijom Andromedine magline, što će uzrokovati kolosalan nalet formiranja zvijezda.

Na ovoj pozadini buduće galaktičke evolucije, nedavno se čula senzacionalna vijest da je prije četiri milijarde godina, u vrijeme formiranja Sunčevog sistema, postojala samo desetina potencijalno nastanjivih planeta.

S obzirom na to da je za rođenje najjednostavnijih mikroorganizama na našoj planeti bilo potrebno nekoliko stotina miliona godina, a nastalo je nekoliko milijardi godina razvijenijih oblika života, velika je vjerovatnoća da će se inteligentni vanzemaljci pojaviti tek nakon izumiranja Sunca.

Možda ovdje leži rješenje intrigantnog Fermijevog paradoksa, koji je svojevremeno formulirao jedan izvanredni fizičar: a gdje su ti vanzemaljci? Ili ima smisla tražiti odgovore na našoj planeti?

Ekstremofili na Zemlji iu svemiru

Što se više uvjeravamo u jedinstvenost našeg mjesta u Univerzumu, to se češće postavlja pitanje: može li život postojati i razvijati se u svjetovima koji su potpuno drugačiji od našeg?

Odgovor na ovo pitanje daje postojanje na našoj planeti nevjerovatnih organizama - ekstremofila. Ime su dobili po sposobnosti preživljavanja u ekstremnim temperaturama, otrovnim okruženjima, pa čak i bezzračnom prostoru. Morski biolozi pronašli su slična stvorenja u podzemnim gejzirima - "pušače mora".

Tamo napreduju pod kolosalnim pritiskom u nedostatku kiseonika na samom rubu vrućih vulkanskih otvora. Njihove "kolege" nalaze se u slanim planinskim jezerima, vrelim pustinjama i subglacijalnim rezervoarima Antarktika. Postoje čak i "tardigradni" mikroorganizmi koji podnose vakuum svemira. Ispostavilo se da čak iu radijacijskom okruženju u blizini crvenih patuljaka mogu nastati neki "ekstremni mikrobi".

Kiselo jezero se nalazi u Yellowstoneu. Crveni plak - acidofilna bakterija

Tardigradi mogu postojati u vakuumu svemira

Akademska evoluciona biologija vjeruje da je život na Zemlji nastao hemijskim reakcijama u "toplom plitkom bazenu" u koji su prodrli ultraljubičasti i ozonski tokovi iz bijesnih "oluja". S druge strane, astrobiolozi znaju da se hemijski gradivni blokovi života nalaze i na drugim svjetovima. Na primjer, primijećeni su u maglinama plina i prašine i satelitskim sistemima naših plinskih divova. Ovo je, naravno, daleko od „punog života“, već prvi korak ka tome.

“Standardna” teorija o poreklu života na Zemlji nedavno je dobila snažan udarac od... geolozi. Ispostavilo se da su prvi organizmi mnogo stariji nego što se mislilo, a nastali su u potpuno nepovoljnom okruženju atmosfere metana i kipuće magme koja se izlijeva iz hiljada vulkana.

Ovo navodi mnoge biologe na razmišljanje o staroj hipotezi o panspermiji. Prema njoj, prvi mikroorganizmi su nastali negde drugde, recimo, na Marsu, a na Zemlju su došli u jezgru meteorita. Možda su drevne bakterije morale putovati veću udaljenost u jezgri kometa iz drugih zvjezdanih sistema.

Ali ako je to tako, onda nas putevi "kosmičke evolucije" mogu dovesti do "braće po porijeklu" koja su crpila "sjeme života" iz istog izvora kao i mi...

Otkrili smo stotine egzoplaneta u galaksiji. Ali samo nekoliko njih ima pravu kombinaciju faktora za održavanje života, poput Zemlje. Vremenska prognoza za većinu egzoplaneta je razočaravajuća. Užareno sunce, godišnje poplave i duboki snijeg značajno otežavaju život lokalnog stanovništva (ako postoje, naravno).

Loša vijest je da je planeta Zemlja jedino naseljeno mjesto u cijelom svemiru, koliko znamo. Kao vrsta, zainteresovani smo za nastanjivost drugih planeta iz raznih razloga, političkih, finansijskih, humanitarnih i naučnih. Želimo razumjeti kako se naša klima mijenja. Kako ćemo živjeti u klimi budućnosti i šta možemo učiniti da zaustavimo rastuću plimu efekta staklene bašte. Uostalom, još malo i raj dok Zemlja ne bude beznadežno izgubljena.

Malo je vjerovatno da ćemo se ozbiljno pozabaviti potragom za čistim izvorima energije ili uvjeriti političare da se bave klimatskim pitanjima nauštrb finansijske dobiti. Mnogo interesantnije je pitanje: kada ćemo videti vanzemaljce?

Naseljiva zona, poznata i kao "zona Zlatokosa," je područje oko zvijezde gdje prosječna temperatura planete dozvoljava da postoji tečna voda na koju smo navikli. Tragamo za tekućom vodom, ne samo za buduću upotrebu, već i da bismo pronašli trag: možda bi negde mogao postojati drugi život. Uostalom, da li je to logično?

Problemi van ove zone su prilično očigledni. Ako postane prevruće, okolina će postati nepodnošljiva parna kupelj ili će početi da razlaže vodu na kiseonik i vodonik. Tada će se kisik spojiti s ugljikom, formirajući ugljični dioksid, a vodik će pobjeći u svemir.

Ovo se dešava sa Venerom. Ako je planeta previše hladna, voda će formirati čvrste komade. Možda postoje džepovi tečne vode ispod kore leda, ali sve u svemu ovo nije baš prijatno mesto za život. Pronašli smo ovo na Marsu i mjesecima Jupitera i Saturna. A ako možete otprilike definirati potencijalno nastanjivu zonu, onda je ovo mjesto gdje bi mogla postojati tečna voda.

Nažalost, ova jednadžba se ne sastoji samo od udaljenosti do zvijezde i količine proizvedene energije. Atmosfera planete igra veliku ulogu. Iznenadit ćete se, ali Venera i Mars su u potencijalno nastanjivoj zoni Sunčevog sistema.

Venerina atmosfera je toliko gusta da zarobljava Sunčevu energiju i stvara po život opasnu peć koja će za ovog gospodina otopiti svaki trag života u manje od dvije šolje čaja.

Na Marsu je suprotno. Tanka atmosfera uopšte ne može da zadrži toplotu, tako da je planeta veoma hladna. Poboljšajte atmosfere obe planete - i nabavite svetove koji su sasvim sposobni da zaklone život. Možda bismo ih mogli spojiti i pomiješati atmosferu? Treba razmisliti.

Kada pogledamo druge svjetove u Mliječnom putu i pokušamo otkriti ima li tamo života, nije dovoljno samo procijeniti njihovu lokaciju u zoni Zlatokosa. Moramo znati kakav je oblik atmosfere.

Astronomi su pronašli planete koje se nalaze u naseljivim zonama oko drugih zvijezda, ali čini se da ti svjetovi nisu posebno dobro locirani za život. Okreću se oko zvijezda crvenih patuljaka. U principu, živjeti u crvenkastim odsjajima i nije tako loše, ali postoji jedan problem. Crveni patuljci imaju tendenciju da se ponašaju veoma loše kada su mladi. Oni stvaraju snažne baklje i izbacivanje koronalne mase. Ovo čisti površinu svake planete koja se previše približi.

Istina, ima nade. Nakon nekoliko miliona godina visoke aktivnosti, ovi crveni patuljci se smiruju i počinju da sišu svoje rezerve vodonika, s potencijalom od triliona godina. Ako život može preživjeti dovoljno dugo u prvim danima zvijezde, može čekati dug, srećan život.

Kada razmišljate o novom domu među zvijezdama ili pokušavate pronaći novi život u svemiru, potražite planete u potencijalno nastanjivoj zoni. Ali nemojte zaboraviti da je ovo vrlo uvjetna smjernica.

Naseljiva zona, koja se na engleskom zove useljiva zona, je prostor u svemiru sa najpovoljnijim uslovima za život kopnenog tipa. Termin stanište znači da su ispunjeni skoro svi uslovi za život, samo to ne vidimo. Nastanjivost je određena sledećim faktorima: prisustvo vode u tečnom obliku, dovoljno gusta atmosfera, hemijska raznovrsnost (jednostavni i složeni molekuli zasnovani na H, C, N, O, S i P) i prisustvo zvezde koja obezbeđuje potrebnu količinu energije.

Istorija proučavanja: zemaljske planete

Sa stanovišta astrofizike, bilo je nekoliko poticaja za nastanak koncepta nastanjive zone. Zamislite naš solarni sistem i četiri zemaljske planete: Merkur, Veneru, Zemlju i Mars. Merkur nema atmosferu, a i preblizu je, pa nam nije baš zanimljiv. Ovo je planeta tužne sudbine, jer čak i da ima atmosferu, odneo bi je solarni vetar, odnosno mlaz plazme koji neprekidno teče iz korone zvezde.

Razmotrite preostale zemaljske planete u Sunčevom sistemu - to su Venera, Zemlja i Mars. Nastali su gotovo na istom mjestu i pod istim uslovima prije ~4,5 milijardi godina. I stoga, sa stanovišta astrofizike, njihova evolucija bi trebala biti prilično slična. Sada, na početku svemirskog doba, kada smo napredovali u proučavanju ovih planeta uz pomoć svemirskih letelica, dobijeni rezultati su pokazali izuzetno različite uslove na ovim planetama. Sada znamo da Venera ima veoma visok pritisak i da je veoma vruća na površini, 460–480 °C, temperature na kojima se mnoge supstance čak i tope. A od prvih panoramskih snimaka površine vidjeli smo da je potpuno neživa i praktički nije prilagođena životu. Cijela površina je jedan kontinent.

// Slika: Zemaljske planete - Merkur, Venera, Zemlja, Mars. (commons.wikimedia.org)

S druge strane, Mars To je hladan svijet. Mars je izgubio svoju atmosferu. Ovo je opet pustinjska površina, iako ima planina i vulkana. Atmosfera ugljičnog dioksida je vrlo rijetka; ako je tamo bilo vode, sve je bilo zaleđeno. Mars ima polarnu kapu, a najnoviji rezultati misije na Mars sugeriraju da se ispod pješčanog pokrivača nalazi led - regolit.

I Zemlju. Vrlo povoljna temperatura, voda se ne smrzava (barem ne svuda). I na Zemlji je nastao život - primitivni i višećelijski, inteligentni život. Čini se da vidimo mali dio Sunčevog sistema u kojem su nastale tri planete, nazvane zemaljske planete, ali njihova evolucija je potpuno drugačija. I na ovim prvim idejama o mogućim putevima evolucije samih planeta, nastala je ideja o naseljivoj zoni.

Granice naseljive zone

Astrofizičari posmatraju i istražuju svijet oko nas, svemir koji nas okružuje, odnosno naš Sunčev sistem i planetarne sisteme oko drugih zvijezda. A da biste nekako sistematizirali gdje tražiti, koji objekti vas zanimaju, morate razumjeti kako odrediti nastanjivu zonu. Uvijek smo pretpostavljali da druge zvijezde moraju imati planete, ali instrumentalne mogućnosti su nam omogućile da otkrijemo prve - planete koje se nalaze izvan Sunčevog sistema - prije samo 20 godina.

Kako se određuju unutrašnje i vanjske granice naseljive zone? U našem solarnom sistemu smatra se da je zona pogodna za život između 0,95 i 1,37 astronomskih jedinica od Sunca. Znamo da je Zemlja udaljena 1 astronomska jedinica (AJ) od Sunca, a Venera 0,7 AJ. e., Mars - 1,5 a. e. Ako znamo luminoznost zvijezde, onda je vrlo lako izračunati centar nastanjive zone - samo treba uzeti kvadratni korijen omjera sjaja ove zvijezde i povezati ga sa luminoznošću Sunce, odnosno:

Rae \u003d (L zvijezda / L sunce) ½.

Ovdje je Rae srednji polumjer nastanjive zone u astronomskim jedinicama, a Lstar i Lsun su indeksi bolometarskog sjaja željene zvijezde i Sunca, respektivno. Granice naseljive zone utvrđuju se na osnovu zahtjeva da planete u njoj imaju vodu u tekućem stanju, budući da je ona neophodan rastvarač u mnogim biomehaničkim reakcijama. Iza vanjskog ruba naseljive zone, planeta ne prima dovoljno sunčevog zračenja da nadoknadi gubitke radijacije, a njena temperatura će pasti ispod tačke smrzavanja vode. Planeta koja je bliža suncu od unutrašnjeg ruba nastanjive zone bi bila pregrijana njegovim zračenjem, uzrokujući isparavanje vode.

Strožije rečeno, unutrašnja granica je određena kako udaljenosti planete od zvijezde, tako i sastavom njene atmosfere, a posebno prisustvom takozvanih stakleničkih plinova: vodene pare, ugljičnog dioksida, metana, amonijaka, i drugi. Kao što je poznato, staklenički plinovi uzrokuju zagrijavanje atmosfere, što u slučaju katastrofalno rastućeg efekta staklene bašte (na primjer, rana Venera) dovodi do isparavanja vode sa površine planete i gubitka iz atmosfere.

Vanjska granica je druga strana pitanja. Može biti mnogo dalje kada ima malo energije od Sunca i prisustvo gasova staklene bašte u atmosferi Marsa nije dovoljno da efekat staklene bašte stvori blagu klimu. Čim količina energije postane nedovoljna, gasovi staklene bašte (vodena para, metan i tako dalje) kondenzuju se iz atmosfere, ispadaju kao kiša ili sneg itd. I zapravo su se gasovi staklene bašte nakupili ispod polarnog kapa na Marsu.

Vrlo je važno reći jednu riječ o nastanjivoj zoni za zvijezde van našeg Sunčevog sistema: potencijal - zona potencijalne nastanjivosti, odnosno u njoj su ispunjeni uslovi neophodni, ali nedovoljni za nastanak života. Ovdje moramo govoriti o održivosti planete, kada brojni geofizički i biohemijski fenomeni i procesi stupaju u igru, kao što su prisustvo magnetnog polja na planeti, tektonika ploča, trajanje planetarnog dana itd. . Ovi fenomeni i procesi se sada aktivno proučavaju u novom pravcu astronomskih istraživanja - astrobiologiji.

Potražite planete u naseljivoj zoni

Astrofizičari jednostavno traže planete i onda utvrđuju da li su u zoni pogodnoj za život. Iz astronomskih posmatranja možete vidjeti gdje se nalazi ova planeta, gdje se nalazi njena orbita. Ako je u zoni pogodnoj za stanovanje, onda se odmah povećava interesovanje za ovu planetu. Zatim, morate proučiti ovu planetu u drugim aspektima: atmosferu, hemijsku raznolikost, prisustvo vode i izvora toplote. Ovo nas već pomalo izvlači iz zagrada pojma „potencijala“. Ali glavni problem je što su sve ove zvijezde veoma daleko.

Jedna je stvar vidjeti planetu blizu zvijezde poput Sunca. Postoji veliki broj egzoplaneta sličnih našoj Zemlji - takozvane pod- i super-Zemlje, odnosno planete čija je polumjera blizu ili malo veća od radijusa Zemlje. Astrofizičari ih proučavaju ispitivanjem atmosfere, ne vidimo površinu - samo u izolovanim slučajevima, tzv. direktno snimanje kada vidimo samo veoma udaljenu tačku. Stoga moramo proučiti da li ova planeta ima atmosferu, i ako ima, kakav je njen sastav, kakvi su plinovi i tako dalje.

// Slika: Egzoplanet (crvena tačka lijevo) i smeđi patuljak 2M1207b (u sredini). Prva slika snimljena tehnologijom direktnog snimanja 2004. Kredit: ESO/VLT

U širem smislu, potraga za životom izvan Sunčevog sistema, pa tako i u Sunčevom sistemu, je potraga za takozvanim biomarkerima. Smatra se da su biomarkeri hemijska jedinjenja biološkog porekla. Znamo da je glavni biomarker na Zemlji, na primjer, prisustvo kisika u atmosferi. Znamo da je na ranoj Zemlji bilo vrlo malo kiseonika. Najjednostavniji, primitivni život je nastao rano, višećelijski život je nastao prilično kasno, a da ne govorimo o inteligentnom. Ali tada se, zbog fotosinteze, počeo stvarati kisik, promijenila se atmosfera. A ovo je jedan od mogućih biomarkera. Sada, iz drugih teorija znamo da postoji veliki broj planeta sa atmosferama kisika, ali stvaranje molekularnog kisika tamo nije uzrokovano biološkim, već uobičajenim fizičkim procesima, recimo, razgradnjom vodene pare pod utjecajem zvjezdanog ultraljubičasto zračenje. Stoga, sav entuzijazam da će, čim vidimo molekularni kiseonik, već biti biomarker, nije sasvim opravdan.

Misija "Kepler"

Svemirski teleskop Kepler (CT) jedna je od najuspješnijih astronomskih misija (nakon svemirskog teleskopa, naravno). Usmjeren je na pronalaženje planeta. Zahvaljujući Kepleru, napravili smo kvalitativni iskorak u proučavanju egzoplaneta.

CT "Kepler" je bio fokusiran na jednu metodu otkrića - takozvane tranzite, kada je fotometar - jedini instrument na satelitu - pratio promjenu sjaja zvijezde u trenutku kada je planeta prošla između nje i teleskopa. . Ovo je dalo informacije o orbiti planete, njenoj masi i temperaturi. I to je omogućilo identifikaciju oko 4.500 potencijalnih planetarnih kandidata tokom prvog dijela ove misije.

// Kepler svemirski teleskop (NASA)

U astrofizici, astronomiji i, vjerovatno, u svim prirodnim naukama, uobičajeno je potvrđivati ​​otkrića. Fotometar otkriva da se sjaj zvijezde mijenja, ali šta to može značiti? Možda neki unutrašnji procesi u zvezdi dovode do promena; planete prolaze - tamni se. Stoga je potrebno sagledati učestalost promjena. Ali da biste sa sigurnošću rekli da tamo postoje planete, morate to potvrditi na neki drugi način - na primjer, promjenom radijalne brzine zvijezde. Odnosno, sada je oko 3600 planeta potvrđeno nekoliko metoda posmatranja planete. A ima skoro 5.000 potencijalnih kandidata.

Proxima Centauri

U avgustu 2016. primljena je potvrda o prisutnosti planete po imenu Proxima b u blizini zvijezde Proxima Centauri. Zašto su svi toliko zainteresovani? Iz vrlo jednostavnog razloga: to je najbliža zvijezda našem Suncu na udaljenosti od 4,2 svjetlosne godine (to jest, svjetlost pređe ovu udaljenost za 4,2 godine). To je nama najbliža egzoplaneta i možda najbliže nebesko tijelo Sunčevom sistemu na kojem može postojati život. Prva mjerenja obavljena su 2012. godine, ali s obzirom da je ova zvijezda hladan crveni patuljak, morala je biti izvršena veoma duga serija mjerenja. Brojni naučni timovi u Evropskoj južnoj opservatoriji (ESO) već nekoliko godina posmatraju zvijezdu. Napravili su web stranicu, zove se Pale Red Dot(palereddot.org - ur.), odnosno 'bledo crvena tačka' i tu su postavljena zapažanja. Astronomi su privukli različite posmatrače, pa je bilo moguće pratiti rezultate posmatranja u javnosti. Dakle, sam proces otkrića ove planete bilo je moguće pratiti gotovo online. I naziv programa za posmatranje i web stranice seže do pojma Pale Red Dot, koji je predložio poznati američki naučnik Carl Sagan za slike planete Zemlje prenete svemirskim brodovima iz dubina Sunčevog sistema. Kada pokušamo da pronađemo planetu sličnu Zemlji u drugim zvezdanim sistemima, možemo pokušati da zamislimo kako naša planeta izgleda iz svemirskih dubina. Ovaj projekat je dobio ime Blijedoplave tačke(‘Blijedoplava tačka’), jer je iz svemira, zbog sjajnosti atmosfere, naša planeta vidljiva kao plava tačka.

Planeta Proxima b nalazila se u naseljivoj zoni svoje zvijezde i relativno blizu Zemlje. Ako smo mi, planeta Zemlja, 1 astronomska jedinica od naše zvijezde, onda je ova nova planeta 0,05, odnosno 200 puta bliža. Ali zvijezda sija slabije, hladnija je i već na takvim udaljenostima pada u takozvanu zonu hvatanja plime. Kako je Zemlja uhvatila Mjesec i oni zajedno rotiraju, situacija je ista i ovdje. Ali u isto vrijeme, jedna strana planete je zagrijana, a druga hladna.

// Slika: Procijenjeni pejzaž Proxima Centauri b kako ga je prikazao umjetnik (ESO/M. Kornmesser)

Postoje takvi klimatski uslovi, sistem vetrova, koji razmenjuje toplotu između zagrejanog dela i tamnog dela, a na granicama ovih hemisfera mogu postojati prilično povoljni uslovi za život. Ali problem sa planetom Proksima Centauri b je u tome što je matična zvijezda crveni patuljak. Crveni patuljci žive prilično dugo, ali imaju jedno specifično svojstvo: vrlo su aktivni. Postoje zvjezdane baklje, izbacivanja koronalne mase i tako dalje. O ovom sistemu je već objavljeno dosta naučnih članaka, gde se, na primer, kaže da je, za razliku od Zemlje, nivo ultraljubičastog zračenja tamo 20-30 puta veći. Odnosno, da bi imali povoljne uslove na površini, atmosfera mora biti dovoljno gusta da štiti od radijacije. Ali to je jedina egzoplaneta koja nam je najbliža koja se može detaljno proučavati sa sljedećom generacijom astronomskih instrumenata. Posmatrajte njegovu atmosferu, vidite šta se tamo dešava, da li ima gasova staklene bašte, kakva je klima, da li postoje biomarkeri. Astrofizičari će proučavati planetu Proksimu b, ovo je vrući objekt za istraživanje.

izgledi

Čekamo nekoliko novih zemaljskih i svemirskih teleskopa, lansiranje novih instrumenata. U Rusiji će to biti svemirski teleskop Spektr-UV. Institut za astronomiju Ruske akademije nauka aktivno radi na ovom projektu. 2018. će biti lansiran američki svemirski teleskop. James Webb je sljedeća generacija nakon CT-a. Hubble. Njegova rezolucija će biti mnogo veća, a mi ćemo moći da posmatramo sastav atmosfere onih egzoplaneta za koje znamo, nekako razrešimo njihovu strukturu, klimatski sistem. Ali morate shvatiti da je ovo opći astronomski instrument - naravno, bit će velika konkurencija, kao i na CT-u. Hubble: neko želi da gleda galaksiju, neko - zvezde, neko drugi nešto. Planirano je nekoliko namjenskih misija istraživanja egzoplaneta, kao što je NASA-in TESS ( Transiting Exoplanet Survey Satellite). Zapravo, u sljedećih 10 godina možemo očekivati ​​značajan napredak u našem znanju o egzoplanetima općenito i potencijalno nastanjivim egzoplanetima poput Zemlje posebno.

Primjer sistema za pronalaženje nastanjive zone ovisno o vrsti zvijezda.

u astronomiji, useljiva zona, useljiva zona, životna zona (useljiva zona, HZ) je uslovna oblast u prostoru, određena na osnovu toga da će uslovi na površini onih u njemu biti bliski uslovima na i obezbediće postojanje vode u tečnoj fazi. Shodno tome, takve planete (ili njihove) će biti povoljne za nastanak života sličnog Zemlji. Vjerovatnoća za pojavu života najveća je u naseljivoj zoni u blizini ( cirkumstarska nastanjiva zona, CHZ ) nalazi se u useljivoj zoni ( galaktička nastanjiva zona, GHZ), iako su istraživanja o ovom drugom tek u povojima.

Treba napomenuti da prisustvo planete u zoni pogodnoj za život i njeno povoljno za život nisu nužno povezani: prva karakteristika opisuje uslove u planetarnom sistemu u celini, a druga - direktno na površini nebeskog tela. .

U literaturi na engleskom jeziku naziva se i naseljiva zona Zlatokosa zona (Zlatokosa zona). Ovo ime je referenca na englesku bajku Zlatokosa i tri medvjeda, na ruskom poznatom kao "Tri medveda". U bajci Zlatokosa pokušava upotrijebiti nekoliko setova od tri homogena predmeta, u svakom od kojih se jedan od predmeta ispostavi da je prevelik (tvrd, vruć, itd.), drugi premali (meki, hladni .. .), a treći, srednji između njih, stavka se ispostavlja „taman kako treba“. Slično tome, da bi se našla u naseljivoj zoni, planeta ne smije biti ni predaleko od zvijezde ni preblizu njoj, već na "pravoj" udaljenosti.

Naseljiva zona zvijezde

Granice naseljive zone utvrđuju se na osnovu zahtjeva da planete u njoj imaju vodu u tečnom stanju, budući da je ona neophodan rastvarač u mnogim biohemijskim reakcijama.

Iza vanjskog ruba naseljive zone, planeta ne prima dovoljno sunčevog zračenja da nadoknadi gubitke radijacije, a njena temperatura će pasti ispod tačke smrzavanja vode. Planeta koja je bliža suncu od unutrašnjeg ruba nastanjive zone bi bila pregrijana njegovim zračenjem, uzrokujući isparavanje vode.

Udaljenost od zvijezde na kojoj je ova pojava moguća izračunava se iz veličine i sjaja zvijezde. Centar nastanjive zone za određenu zvijezdu opisan je jednadžbom:

Naseljiva zona u Sunčevom sistemu

Postoje različite procjene gdje se prostire useljiva zona:

Galaktička naseljiva zona

Razmatranja o tome da bi lokacija planetarnog sistema, koji se nalazi unutar galaksije, trebalo da utiče na mogućnost razvoja života, dovela su do koncepta tzv. "galaktička nastanjiva zona" ( GHZ, galaktička nastanjiva zona ). Koncept razvijen 1995 Guillermo Gonzalez uprkos izazovima.

Galaktička nastanjiva zona je, prema trenutno dostupnim idejama, područje u obliku prstena koje se nalazi u ravni galaktičkog diska. Procjenjuje se da se nastanjiva zona nalazi u području od 7 do 9 kpc od centra galaksije, širi se s vremenom i sadrži zvijezde stare 4 do 8 milijardi godina. Od ovih zvijezda, 75% je starije od Sunca.

Godine 2008. grupa naučnika objavila je opsežne kompjuterske simulacije da, barem u galaksijama poput Mliječnog puta, zvijezde poput Sunca mogu migrirati na velike udaljenosti. Ovo se kosi s konceptom da su neka područja galaksije pogodnija za život od drugih.

Potražite planete u naseljivoj zoni

Planete u naseljivim zonama su od velikog interesa za naučnike koji traže i vanzemaljski život i buduće domove za čovečanstvo.

Drakeova jednadžba, koja pokušava odrediti vjerovatnoću vanzemaljskog inteligentnog života, uključuje varijablu ( ne) kao broj naseljivih planeta u zvezdanim sistemima sa planetama. Pronalaženje Zlatokose pomaže u preciziranju vrijednosti za ovu varijablu. Ekstremno niske vrijednosti mogu podržati hipotezu jedinstvene Zemlje, koja kaže da je niz krajnje nevjerovatnih pojava i događaja doveo do nastanka života na . Visoke vrijednosti mogu ojačati Kopernikanov princip osrednjosti položaja: veliki broj planeta Zlatokosa znači da Zemlja nije jedinstvena.

Potraga za planetima veličine Zemlje u naseljivim zonama zvijezda je ključni dio misije, koja koristi (pokrenuta 7. marta 2009, UTC) za istraživanje i prikupljanje karakteristika planeta u naseljivim zonama. Od aprila 2011. godine otkriveno je 1235 mogućih planeta, od kojih se 54 nalaze u naseljivim zonama.

Prva potvrđena egzoplaneta u naseljivoj zoni, Kepler-22 b, otkrivena je 2011. Od 3. februara 2012. poznato je da se četiri pouzdano potvrđene planete nalaze u naseljivim zonama svojih zvijezda.

Prema istraživaču sa Univerziteta Yale (SAD), u potrazi za naseljivim svjetovima potrebno je napraviti mjesta za drugo stanje "Zlatokosa".

Dugi niz decenija smatralo se da je ključni faktor u određivanju da li planeta može da podrži život bila njena udaljenost od sunca. U našem solarnom sistemu, na primjer, Venera je preblizu Suncu, Mars je predaleko, a Zemlja taman. Naučnici ovu udaljenost nazivaju "zonom pogodnom za stanovanje" ili "zonom Zlatokosa".

Također se vjerovalo da su planete u stanju samostalno regulirati svoju unutrašnju temperaturu uz pomoć konvekcije plašta i podzemnog pomjeranja stijena uzrokovanih unutrašnjim zagrijavanjem i hlađenjem. Planeta može u početku biti previše hladna ili prevruća, ali će na kraju doći do prave temperature.

Nova studija objavljena u časopisu Science Advances 19. avgust 2016. pokazuje da samo biti u zoni pogodnoj za život nije dovoljno za održavanje života. Planeta u početku mora imati potrebnu unutrašnju temperaturu.

Nova studija je pokazala da za nastanak i održavanje života planeta mora imati određenu temperaturu. Zasluge: Michael S. Helfenbein/Yale University

"Ako prikupite sve vrste naučnih podataka o tome kako je Zemlja evoluirala u posljednjih nekoliko milijardi godina i pokušate to shvatiti, na kraju ćete shvatiti da je konvekcija u omotaču prilično ravnodušna prema unutrašnjoj temperaturi", rekao je Jun Korenaga, autor studija i profesor geologije i geofizike na Univerzitetu Yale. Korenaga je predstavio opšti teorijski okvir koji objašnjava stepen samoregulacije koji se očekuje za konvekciju u plaštu. Naučnik je sugerisao da samoregulacija teško da je karakteristika zemaljskih planeta.

“Odsustvo samoregulirajućeg mehanizma je od velike važnosti za planetarnu nastanjivost. Istraživanja o formiranju planeta sugeriraju da su zemaljske planete formirane snažnim udarima, a poznato je da je ishod ovog vrlo slučajnog procesa vrlo varijabilan”, piše Korenaga.

Različite veličine i unutrašnje temperature ne bi ometale planetarnu evoluciju ako bi se plašt samoregulirao. Ono što uzimamo zdravo za gotovo na našoj planeti, uključujući okeane i kontinente, ne bi postojalo da unutrašnja temperatura Zemlje nije bila u određenom rasponu, što znači da početak Zemljine istorije nije bio ni previše vruć ni previše hladan.

NASA Institut za astrobiologiju podržao je studiju. Korenaga je suistraživač u NASA-inom projektnom timu Alternative Earths. Tim je zauzet pitanjem kako Zemlja održava stalnu biosferu kroz većinu svoje istorije, kako se biosfera manifestuje u "biosignaturama" planetarnih razmera i potragom za životom unutar i izvan Sunčevog sistema.