Экзопланеты – так называют планеты, расположенные вне нашей родной Солнечной системы.
Земные астрономы основной упор делают на поиск экзопланет в так называемой зоне обитаемости.
Зона обитаемости
Зона обитаемости – это оптимальная дистанция между изучаемой планетой и её звездой, которая позволяет иметь на планете температуру, при которой вода может находиться в жидком виде, что существенно повышает возможности зарождения жизни.
Рисунок 1. Зона обитаемости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Условия, при которых возможно возникновение жизни определяется такими факторами как:
- наличие воды в жидком виде,
- атмосфера, имеющая необходимую плотность,
- разнообразие химических элементов
- наличие парниковых газов (пары воды, метана, аммиака и др.)
- наличие солнца, дающее необходимое количество энергии.
Границы обитаемой зоны устанавливаются исходя из соображений о возможности пребывания воды в жидком виде, поскольку вода именно в таком состоянии является необходимым компонентом многих биохимических реакций.
Если планета находится слишком далеко от своей звезды, то вода замерзает, если слишком близко, то вода испаряется.
Исследуя экзопланеты в дальнем космосе важно иметь в виду, что там есть лишь потенциальная, возможная зона обитаемости.
Потенциальная зона обитаемости – зона, в которой есть условия для формирования жизни, но их недостаточно для этого.
При этом следует учитывать такие обстоятельства как наличие или отсутствие у исследуемой планеты магнитного поля, тектонической активности, длительности суток на планете и т.д.
Вышеупомянутые моменты рассматриваются в такой новой научной дисциплине как астробиология, являющейся частью астрономии.
Поиск экзопланет в обитаемой зоне
Проблема поиска планет, находящихся в потенциальной обитаемой зоне, состоит в том, что они расположены у очень далёких от нас звёзд.
В широком смысле поиск форм жизни в Солнечной системе и вне её это поиск биомаркеров.
Под биомаркерами понимаются химические соединения, которые имеют биологическое происхождение.
В качестве примера можно сказать, что таким биомаркером на Земле является наличие кислорода в атмосфере. Однако, наличие кислорода в атмосфере экзопланеты ещё не означает наличие там жизни. Так, на ряде планет кислород в атмосфере является следствием физических процессов, таких как разложение паров воды под воздействием ультрафиолета, который испускают звёзды.
Миссия «Кеплер»
Одним из самых продуктивных космических телескопов является телескоп «Кеплер» названный так в честь знаменитого математика Иоганна Кеплера. Большую результативность продемонстрировал и другой космический телескоп – «Хаббл».
Благодаря работе космического телескопа «Кеплер» был совершён качественный скачок в исследовании экзопланет.
Космический телескоп «Кеплер» работает с помощью фотометра. Этот инструмент отслеживает изменение яркости звезды в тот момент, когда планета проходит между ней и телескопом. Такой способ открытия планет называется транзит.
Рисунок 2. Телескоп "Кеплер". Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В результате таких наблюдений удавалось получить информацию об орбите исследуемой планеты, массе планеты и её температуре.
Таким образом, в первой части своего исследования космическому телескопу «Кеплер» удалось обнаружить порядка 4500 потенциальных кандидатов в планеты. Чтобы проверить полученные данные, и убедиться, что изменение яркости звезды связано с прохождением планеты, а не с особенностями процессов в самой звезде, используется, в частности, наблюдение за изменением лучевой скорости звезды.
В результате на данный момент есть подтвержденное число планет – их около 3600. А кандидатов возможных в планеты около 5000.
Проксима Центавра
В августе 2016 года астрономами было получено подтверждение, что у ближайшей к нам звезды Проксима Центавра есть планета. Эта планета получила название Проксима b.
Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года от нашего Солнца. Это расстояние означает, что свет от данной звезды доходит до нас за 4,2 года.
Таким образом, получается, что у ближайшей к нам звезды есть планета, на которой возможно возникновение жизни.
Сама планета Проксима b оказалась в зоне потенциальной обитаемости. И при этом относительно недалеко от нашей Земли.
Проксима b находится ближе к своей звезде в 200 раз, чем Земля по отношению к Солнцу. Но поскольку звезда Проксима Центавра является красным карликом она более холодная и светит слабее, чем наше Солнце.
Отмечается, что планета Проксима b попала в зону приливного захвата звезды и теперь обращается вокруг неё подобно спутнику Земли – Луне. Вследствие, чего одна сторона планеты оказалась разогретой, а другая холодной.
Таким образом, возникает возможность формирования подходящих условий для зарождения жизни на границах темного и прогретого полушария. Но для оной жизни имеется проблема, связанная с тем, что Проксима Центавра является красным карликом, для которого характерна большая активность. На таких звёздах происходят вспышки, бывают коронарные выбросы магмы, уровень ультрафиолетового излучения выше, чем на Земле в 20 -30 раз.
Таким образом, для формирования благоприятных условий, способных привести к зарождению жизни на такой планете, необходимо наличие достаточно плотной атмосферы. Такая атмосфера нужна для защиты от излучения красного карлика.
Астрономические средства наблюдения, развиваясь, позволят лучше изучить ближайшую к нам планету. Земным специалистам удастся изучить атмосферу этой планеты и понять, что там происходит, определить наличие или отсутствие парниковых газов, изучить климат, а также найти или опровергнуть наличие биомаркеров на данной планете.
Для более подробного и детального ее изучения планируется ввести в строй новые космические и наземные телескопы.
Так, в России идут работы над проектом космического телескопа «Спектр-УФ».
На начало 2020-х годов сдвинут запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба, должного сменить ставший почти легендарным телескоп Хаббла.
Новый телескоп будет обладать большим разрешением, что позволит больше узнать о составе атмосфер и структуре экзопланет.
