Открыта экзопланета, на которой есть условия для жизни

Знаменитый первооткрыватель экзопланет Мишель Мейор (Michel Mayor) из Женевской обсерватории (l\'Observatoire de Genève) в Швейцарии объявил во вторник об обнаружении самой легкой из всех известных планет за пределами Солнечной системы. Доклад был сделан на пресс-конференции в рамках Европейской недели астрономии и космических наук (European Week of Astronomy & Space Science), которая проходит сейчас в британском Хартфордширском университете (University of Hertfordshire). Речь в данном случае, конечно, идет лишь о планетах возле \"нормальных\" звезд, открытия которых способны заинтересовать даже далеких от науки людей, поскольку они могут служить местом обитания привычной нам жизни. Нужно отметить, что у \"мертвых звезд\" - пульсаров - зарегистрированы и более мелкие, чем наша Земля, спутники, однако с ними (по понятным причинам) никто не связывает никаких перспектив поиска внеземной жизни и разума.

Новый рекордный объект, масса которого может быть меньше двух масс Земли, находится в успевшей уже прославиться звездной системе Gliese 581 на расстоянии двадцати с половиной световых лет от нас в созвездии Весов. Название и номер звезды даются по \"Каталогу ближайших звезд\" (Gliese Catalogue of Nearby Stars), составленному немецким астрономом Вильгельмом Глизе (Wilhelm Gliese, 1915-1993). По своей массе эта звезда в три раза уступает нашему Солнцу. Экзопланета получила обозначение \"e\", поскольку это уже четвертая по счету планета в данной звездной системе. Международной научной группе, состоявшей из ученых европейских стран (Швейцарии, Франции и Португалии), удалось уточнить заодно и орбиту планеты Gliese 581d, впервые обнаруженной в 2007 году, с уверенностью \"поместив\" ее в пределах так называемой \"зоны жизни\" (или \"обитаемой зоны\"), где могут в открытом виде существовать океаны жидкой воды. Новые открытия явились итогом более чем четырехлетних наблюдений с использованием спектрографа HARPS, получившего признание в качестве самого успешного в мире \"охотника за маломассивными планетами\". Этот инструмент установлен на 3,6-метровом телескопе Южной европейской обсерватории (ESO) Ла Силла (La Silla Observatory) в Чили. Соответствующая публикация (\"The HARPS search for southern extra-solar planets: XVIII. An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system\", by Mayor et al., 2009) запланирована в журнале \"Астрономия и астрофизика\" (Astronomy & Astrophysics), однако с препринтом данной статьи можно ознакомиться уже сейчас, скачав его по данному адресу (PDF).

\"Безусловно, \"Чашей Грааля\" для всех исследователей экзопланет можно считать обнаружение планеты, похожей на Землю и находящейся в пределах \"пояса жизни\" - то есть там, где на поверхности планеты должна существовать вода в жидком виде\", - говорит Мишель Мейор. Однако планета Gliese 581e, к сожалению, расположена слишком близко к своей звезде - красному карлику спектрального класса М. Один оборот она делает всего за 3,15 суток. \"При этом вес планеты может всего в 1,9 раза превышать массу Земли, что делает ее самой маломассивной экзопланетой из всех, ныне обнаруженных. Скорее всего, это твердая каменистая планета [как Меркурий, Венера, Земля и Марс]\", - поясняет соавтор Мейора из Франции - Ксавье Бонфис (Xavier Bonfils) из Гренобльской обсерватории.

За годы, прошедшее с момента открытия первой внесолнечной планеты Мишелем Мейором и Дидье Кело (А Кело также участвует в нынешних исследованиях), астрономы сумели разными методами обнаружить уже свыше трех сотен подобных объектов. Однако подавляющее большинство известных нам экзопланет сравнимо по своей массе с Юпитером или даже превосходит его. Это газовые гиганты, причем зачастую расположенные очень близко к своей звезде (так называемые \"горячие юпитеры\"). Только с недавнего времени астрономы стали объявлять об открытиях планет сравнительно небольшой массы и размеров (менее 10 земных масс), вероятно, силикатных по своему основному составу. Их стали называть \"суперземлями\" (super-Earths).

В 2005 году в звездной системе Gliese 581 была обнаружена планета, в 16 раз массивнее Земли (\"горячий Нептун\"). Она не только излишне массивна, но и находится совсем близко к звезде. А в апреле 2007 года появилось сообщение об открытии у Gliese 581 двух маломассивных и достаточно удаленных от звезды планет, масса которых оценивается в 5 и 7 масс Земли (нужно отметить, что это лишь минимальные оценки, а реальную массу каждой из экзопланет можно узнать только после нахождения угла наклона орбитальной плоскости относительно земных наблюдателей). Учитывая расстояние, отделяющее планеты от родительской звезды, Gliese 581c и Gliese 581d оказались самыми первыми кандидатами в обитаемые планеты из всех, известных человечеству.

\"Поразительно, как далеко нам удалось продвинуться за последние 14 лет, отделяющих нас от открытия первой экзопланеты у нормальной звезды в 1995 году, - говорит Мейор. - Масса Gliese 581e в 80 раз меньше, чем у 51 Pegasi b. И это гигантский прогресс\".

В том же журнале \"Астрономия и астрофизика\" уже был опубликован целый ряд теоретических исследований, касающихся перспектив появления жизни в планетной системе Gliese 581.

Две европейско-американские группы ученых, возглавляемые французом Фрэнком Сельзи (Franck Selsis) первая и немцем Вернером фон Блохом (Werner von Bloh) вторая, изучили возможность существования жизни на двух свеженайденных \"суперземлях\" с разных точек зрения. Оценивалось прежде всего расположение границ обитаемой зоны у Gliese 581 - то есть насколько близко и насколько далеко от этой звезды может существовать вода в жидком виде на поверхности планеты. Если планета расположена слишком близко к своей звезде, то вся вода на ней превращается в пар, и земные формы жизни на ней существовать не могут. Это внутренняя граница обитаемой зоны. Внешняя граница соответствует расстоянию, на котором газообразный CO2 (углекислый газ) уже не способен обеспечить проявление достаточно сильного парникового эффекта, требуемого для разогрева поверхности планеты. Вся вода там замерзнет. Основная проблема в подобном моделировании заключается в невозможности точно оценивать размеры и роль облачности (с таким же ограничением сталкиваются и земные климатологи). Для нашего Солнца внутренняя граница располагается где-то от 0,7 до 0,9 астрономической единицы (т.е. среднего расстояния от Земли до Солнца, это примерно 150 миллионов километров), а внешняя граница - это 1,7-2,4 а.е. (точнее указать ее пока не получается). На иллюстрации вверху приводятся границы обитаемой зоны вокруг Солнца в сравнении с Gliese 581 в соответствии с вычислениями групп Фрэнка Сельзи и Вернера фон Блоха.

Повышенный интерес к вопросу о возможности существования жизни у Gliese 581, кроме всего прочего, связан с тем, что эта звезда является красным карликом - то есть принадлежит к самой многочисленной когорте звезд в нашей Галактике. \"Мелкие\" красные карлики спектрального класса M составляют примерно 75% всех звезд. Они чрезвычайно долговечны (могут прожить десятки миллиардов лет - гораздо дольше нашего Солнца), достаточно стабильны и \"работают\" на привычном водородно-гелиевом цикле (расходуя свое ядерное \"горючее\" наиболее экономно). Находить экзопланеты у красных карликов, отслеживая колебания этих звезд при гравитационном взаимодействии с планетами по доплеровскому смещению характерных спектральных линий, значительно проще (из-за их небольшой массы). И если еще совсем недавно М-звезды рассматривались в качестве весьма сомнительных кандидатов на роль колыбели для внеземной жизни, то теперь все меняется. Конечно, то, что планеты, находящиеся в обитаемой зоне таких красных карликов, обращены к звезде всегда одной и той же стороной, сказывается на их климате далеко не лучшим образом. Близким планетам к тому же грозят магнитные бури, потоки рентгеновского и ультрафиолетового излучения, особенно во времена затянувшейся звездной юности, когда планеты размером с Землю запросто могут лишиться своей атмосферы в момент вспышки. Однако недавние теоретические исследования показали, что на самом деле все не так уж и плохо и окружающая среда возле М-звезд все-таки не является непреодолимым препятствием для возникновения жизни.

Уточненный орбитальный период для планеты d (то есть длительность местного года) теперь составил 66,8 суток. В пресс-релизе говорится о том, что там могут существовать даже обширные незамерзающие океаны. В любом случае, условия на планете d должны очень сильно отличаться от того, с чем мы сталкиваемся на Земле (в первую очередь, из-за гравитации, сила которой многократно превышает земную), но жизнь там появиться может.

На иллюстрации:
Уточнение параметров орбиты планеты Gliese 581d, открытой в 2007 году, позволило показать, что она находится в пределах обитаемой зоны и на ее поверхности вполне могут существовать океаны жидкой воды. Эта диаграмма показывает дистанцию, отделяющую планеты в Солнечной системе (верхний ряд) и в системе Gliese 581 (нижний ряд) от своих звезд (слева). Обитаемая зона помечена синим цветом (на основе диаграммы Фрэнка Сельзи, см. ниже). Изображение с сайта www.eso.org

На иллюстрации:
Границы обитаемой зоны для Gliese 581, полученные двумя группами планетологов.
В верхней части показаны современные границы обитаемой зоны у Солнца. Красная кривая в правой части очерчивает лишь самый критичный внешний предел. Фактическая внешняя граница расположена где-то между 1,7 и 2,4 а.е.
Средняя часть иллюстрации демонстрирует пределы обитаемой зоны Gliese 581, вычисленной в соответствии с моделями атмосферы от Сельзи и др.

Внизу - границы зоны возможного фотосинтеза, определенные в согласии с геофизическими моделями от фон Блоха и др. (границы были вычислены для нескольких возможных возрастов планетной системы Gliese 581 (5, 7 и 9 млрд лет), самое вероятное значение - 7 млрд лет). Фиолетовые полосы, окружающие планеты Gliese 581 c и d, иллюстрируют переменное расстояние до звезды, обусловленное вытянутостью орбит. Изображение: Astronomy & Astrophysics