space

Визуальный контроль звезды Proxima b: не вторая Земля

Категория: Поиск жизни

eyeballВ нашем решительном стремлении найти инопланетные миры мы неизбежно пытались найти другие планеты, которые имели бы какое-либо сходство с Землей.

Теперь нам, пожалуй, удалось найти экзопланету, по массе равную Земле и вращающуюся по орбите вокруг одной из соседних звёзд на расстоянии, при котором вода в жидком состоянии может оседать на поверхность, и будем надеяться, что мы нашли Землю 2 прямо около нашей галактики.

Однако, стремясь приписать этой маленькой экзопланете сходство с Землёй, мы часто забываем о том, что, хотя она и находится в подходящем месте и (очевидно) имеет такую же массу, все же, она мало похожа на Землю. И в случае, если на ней будет обнаружена вода, она всё равно останется инопланетным миром.

При новом исследовании, возглавляемом Национальным центром научных исследований Франции (CNRS) и университетом Корнеля, были проведены эксперименты посредством компьютерной симуляции для выявления предположительных параметров этой маленькой планеты, которая была обнаружена в пределах орбиты маленького красного карлика Proxima Centauri.

Расположенная на расстоянии 4.2 световых лет от Земли, так называемая Proxima b, была обнаружена в августе к удивлению астрономов, участвовавших в кампании Pale Red Dot (Бледная Красная Точка), проводимой обсерваторией Ла Силла в Чили, принадлежащей ESO.

Измеряя незначительные колебания Proxima Centauri, телескоп не только расшифровал массу экзопланеты, но и смог рассчитать период её вращения вокруг орбиты. На основе полученной информации, исследователи поняли, что эта планета движется по орбите вокруг красного карлика в пределах “обитаемой зоны” данной звезды.

“Обитаемая зона” любой звезды – это расстояние, на котором от неё может по орбите двигаться планета, и которая не слишком горячая и не слишком холодная для того, чтобы жидкая вода могла оседать на поверхность. Смысл прост: на Земле, где имеется вода, есть и жизнь, а если на Proxima b также будет обнаружена вода, то, вероятно, там будет и жизнь.

И, если мы хорошенько всмотримся в будущее, то в один прекрасный день мы можем обнаружить, что стали межзвёздным видом существ и можем там жить.

Что мы знаем и не знаем

Однако стоит помнить, что на данном этапе у нас имеется очень мало информации о звезде Proxima b. Мы знаем, что она вращается вокруг орбиты менее чем за 11 дней (да, “год” на звезде Proxima b длится 11 дней). Мы знаем период вращения вокруг орбиты в пределах “обитаемой зоны”. Также мы знаем её приблизительную массу. Однако мы не знаем, имеет ли она атмосферу или нет.

Также нам не известны физические размеры, мы не можем подсчитать её относительную плотность, и нам не ясно, из каких материалов она состоит. И, таким образом, пытаясь прояснить эту неопределенность, исследователи решили запустить некую симуляцию мира, массой 1.3 Земли (предположительная масса Proxima b), на орбиту вокруг красной карликовой звезды, чтобы посмотреть, какую форму она может принять.

Если предположить, что эта каменистая планета имеет самый маленький физический размер, соответствующий его массе (94% диаметра Земли), то, согласно планетарной модели, эта планета должна содержать металл в ядре, что будет составлять 65% всей массы данной планеты. На планете должны быть каменистая почва и очень малое количество воды (если она вообще там имеется).

Если двигаться по этому сценарию, то получится, что Proxima b — это каменистый, бесплодный и сухой мир, который похож на громадный Меркурий. При последней проверке, Меркурий, кажется, был не очень “обитаемой планетой”.

Но это только один из вариантов. Далее исследователи впали в другую крайность. Что если увеличить массу данной планеты до возможного максимума? Тогда масса звезды Proxima b сможет поддерживать мир, который на 40% больше Земли. Это уже интереснее.

Двигаясь по этому сценарию, Proxima b должна иметь гораздо меньшую плотность, что автоматически означает меньше камня и металла. В таком случае, большая часть планеты должна состоять из воды. Тогда 50% всей планеты будет занимать вода. Это будет “водный мир” в прямом, самом строгом смысле этого слова.

proximaГде-то между этими двумя сценариями – плотной и каменистой планетой или водным миром – находится долгожданная Земля 2, которая должна иметь небольшую металлическую сердцевину, каменистую поверхность и множество океанов.

Это экзопланетарный компромисс, который вы видите на воображаемом рисунке звезды Proxima b: умеренный инопланетный мирок, который выглядит как Земля. К сожалению, данная версия звезды Proxima b лишь один из множества возможных сценариев. Итак, исходя из подобных исследований, можно сделать вывод, что Proxima b не очень похожа на Землю.

Однако, это ещё не всё.

Обитаемые зоны не очень обитаемы?        

То, что планета вращается вокруг своего спутника в пределах обитаемой зоны, вовсе не означает, что она будет обладать такими же поддерживающими жизнь свойствами, что и Земля (следует помнить, что Марс и Венера также вращаются вокруг Солнца в обитаемых пределах нашей Солнечной Системы).

Proxima b вращается вокруг орбиты на очень близком расстоянии от своего спутника. Такова природа этого карлика: красные карликовые звезды маленькие и более холодные, чем солнцевидные звёзды.

Обитаемая зона системы Proxima Centauri гораздо более компактная, чем у Солнца. Обитаемая зона системы Proxima Centauri находится в пределах орбиты Меркурия. Если планета настолько приблизится к Солнцу, она сгорит дотла, а для планет в системе Centauri такое местоположение будет просто оазисом.

Но когда планета вращается вокруг орбиты на близком расстоянии от красного карлика, это создает для неё дополнительные трудности. Одна сторона двигающейся по орбите планеты вокруг красного карлика будет постоянно смотреть одной стороной на звезду, что будет означать, что вращение планеты вокруг оси совпадает с вращением по орбите.

Одно полушарие планеты будет постоянно светлым, а другое будет находиться в постоянной тьме, то есть мы столкнемся со “связанной блокировкой”.

Тогда давайте представим, что эта вращающаяся по орбите планета действительно подобна Земле и имеет правильные пропорции. Она имеет сердцевину из железа, каменистую поверхность и достаточное количество воды для создания океанов, и поддержания жизни. Однако этот мир “связан блокировкой” со своим спутником. Это создаст некоторые трудности, не правда ли?

Относится к: Может ли Proxima Centauri быть нашим межзвездным выходом из положения?

Давайте предположим, что эта планета каким-то образом имеет атмосферу (и еще кое-что), одно полушарие постоянно греется, а другое постоянно заморожено, что звучит не утешительно.

Было проведено множество симуляций для моделирования сложных атмосферных условий, и прогноз оказывался не удовлетворительным. По некоторым сценариям, по планете будут гулять ураганы, похожие на раскаленную печь, по другим же прогнозам, на той стороне планеты, которая смотрит на звезду, будут сухие пустыни, а другое полушарие будет покрыто тьмой и льдом.

Земли, похожие на глазное яблоко?

Однако имеются некоторые планетарные модели, которые позволяют сохранить день на так называемой “второй Земле”. Один из прогнозов – это существование Земли, похожей на глазное яблоко.

Эти особые планеты также будут связаны со своим спутником: на одном полушарии будет палящая пустыня, а на другом – глубокие ледники, однако будет существовать регион между “днём” и “ночью”, где условия будут как раз подходящими для круговорота воды между темным и светлым регионом. И действительно, это будет похоже на глазное яблоко.

При другом исследовании атмосферных динамик блокированных экзопланет, была рассмотрена ситуация, когда имеется достаточный “воздухообмен”, при котором горячий воздух из одного полушария распределяется по планете таким образом, что сохраняется тепловой баланс.

Однако для этого необходим теплообмен между нижними слоями атмосферы и сухой, скалистой поверхностью, а также достаточный поток высокогорного воздуха.

Одним из ключевых факторов при рассмотрении похожих на Землю экзопланет вокруг красных карликов является то, что, хотя красные карлики маленькие, они непредсказуемы. Красные карлики могут быть с суровыми условиями, частыми сильными вспышками, рассеивающими ионизирующую радиацию на близлежащие планеты.

Эта радиация, а также неизбежные звёздные ветры могут запросто снести гипотетическую атмосферу Земли 2. Без атмосферы единственным обитаемым (что также маловероятно) местом на планете будет зона под землей, где-то под океаном, защищенным коркой льда, точно как у спутника Юпитера Европы.

Однако, если, как и Земля, они будут иметь мощное магнитное поле, то может быть, это поможет отразить шторм, и возможно, произойдёт формирование атмосферы.

Только начало

Хотя поиск планеты Земля 2 сопряжен с множеством трудностей, мы только начинаем поиски иноземных миров, вращающихся вокруг других звёзд. Да, это будет неописуемым успехом, если мы найдём мир рядом со звездой, но, так как красные карлики самые распространенные в нашей галактике, есть вероятность, что некоторые будут иметь подходящие условия для поддержания атмосферы. Но является ли Proxima b одним из таких неграненых алмазов?

Используя имеющиеся на данный момент оборудования, мы этого не узнаем. Вероятно, с запуском NASA космического телескопа James Webb в 2018 году, нам удастся получить спектроскопический рисунок атмосферы, но, скорее всего, это за пределами наших возможностей.

Итак, мы можем только послать туда луноход для межзвёздных экспедиций, чтобы узнать, является ли Proxima b действительно обитаемой экзопланетой, ведь многие надеются на это.

Поделиться с друзьями: