Российские ученые включаются в гонку по поиску внеземной жизни
Сегодня в мире оно переживает настоящий бум. В исследования вкладываются миллиарды долларов. Не слишком ли расточительно? Тут со своими родными планетами не можем разобраться, до сих не поймем, есть ли признаки жизни на Марсе или на Венере, а пытаемся ее искать за сотни световых лет от Земли.
Но человека всегда интересовал вопрос, неужели он одинок в бескрайней Вселенной, а в ее созвездиях нет братьев по разуму. Или хотя бы условий для существования жизни, пусть в простейших, даже необычных формах. Конечно, поиск экзопланет - сложнейшая задача. Специалисты приводят такой пример: "Представьте, что вы находитесь на Земле, и вам отсюда нужно не просто увидеть газету, которая лежит на Луне, но и прочитать текст, написанный мелким шрифтом".
Фантастика? Но поиск внеземной разумной жизни настолько увлекателен, так манит науку, что она постепенно научилась "читать газету" на Луне. Для этого созданы несколько изощренных методов. Самый достоверный и простой - "транзитный". Суть в следующем. Проходя на фоне диска своей звезды, планета бросает на нее тень, что уменьшает ее свечение. Насколько? К примеру, когда Венера пролетает на фоне Солнца, то интенсивность света снижается на 0,1 процента, а для Юпитера это около одного процента. Сегодня наука уже способна поймать этот мизер на расстояниях в десятки и даже сотни световых лет.
Другой метод поиска - известный из школьного курса физики эффект Доплера. Двигаясь в нашем направлении, планета за счет гравитации потянет за собой звезду, и ее скорость возрастет; когда же планета удаляется, скорость звезды уменьшится. В результате возникает доплеровское смещение спектральных линий то в голубую сторону, то в красную. Сегодня наиболее эффективно ищет экзопланеты тандем "транзита" и Доплера.
Поиск идет широким фронтом, привлечены как наземные "силы" - телескопы и спектрографы, так и космические - находящиеся на орбитах аппараты. Уже первые результаты стали для ученых настоящим шоком. Говоря образно, многие планетные системы оказались "солнечными наоборот". Там, где у нас Меркурий, расположен Юпитер. Как такое возможно? Оказалось, что многое зависит от специфики формирования планетной системы, в частности от времени ее рождения. Оно может расставить планеты вокруг своей звезды самым необычным способом, скажем, далекий аналог нашего Юпитера может оказаться как вдали от звезды, так и вблизи. Никаких запретов нет.
Заглянув в далекий космос, ученым еще раз стало понятно, как нам повезло с Землей. Ведь она могла родиться в первые годы формирования планетных систем, когда планеты могли мигрировать, прорываться с далекой от звезды орбиты на ближнюю, круша все на своем пути. И тогда Юпитер камня на камне не оставил бы от нашей Земли. К счастью, она "поздний ребенок", такая участь ей не грозила.
- Изучение экзопланет открыло совершенно новый мир, раздвинулись горизонты наших представлений о Вселенной, - говорит академик Лев Зеленый. - Оказалось, что вариантов формирования планетных систем много, и наша Солнечная система - это один из многих случаев. Лучший или нет? Это науке предстоит узнать.
Конечно, самая заманчивая задача - найти братьев по разуму. Или хотя бы признаки внеземной жизни. За последние 20 лет уже найдены сотни вероятных кандидатов на присутствие жизни. А только что международная группа ученых уточнила "диагноз". Проанализировав данные по 4,5 тысячам экзопланет, ученые выделили из них 24, где условия для жизни лучше, чем на Земле. Наверняка, эта новость еще больше подогреет интерес к экзопланетам. К уже работающим на орбитах космическим обсерваториям готовятся присоединиться новые, более усовершенствованные и дорогие. Поможет ли нам грант в 300 миллионов рублей успеть сесть в этот стремительно набирающий скорость "экзопланетный поезд"? Ведь современные космические обсерватории тянут на сотни миллионов долларов. И вообще, не чужие ли мы на этом празднике научной жизни?
- Да, к сожалению, мы серьезно отстали, - признает координатор российского проекта, научный руководитель Института космических исследований РАН академик Зеленый. - Тому есть серьезная причина. В мире активный поиск экзопланет начался в те самые 90-е, когда наша наука попала в жесточайший кризис. Что касается создания новой космической обсерватории, то вы правы: на этот грант ее не построишь. Есть ли в такой ситуации смысл "догонять ушедший поезд"? Пытаться конкурировать с космическими телескопами, которым не мешают помехи от атмосферы Земли, капризы природы, суточные ритмы? Наш анализ показал, что смысл есть. Хотя бы потому, что есть ниши, в которых космические телескопы не столь эффективны, а наземные могут дать хорошие результаты. И у нас после реализации проекта, оснащения институтов современной техникой, появятся все возможности эти ниши занять.
Надо отметить, что в последнее время ситуация в российской астрофизике улучшается. Скажем, в Специальной астрофизической обсерватории РАН на Кавказе построен очень чувствительный спектрограф, который, используя эффект Доплера, сможет искать новые экзопланеты. А в 2025 году должна наконец отправиться на орбиту российская космическая обсерватория "Спектр-УФ", пуск которой несколько раз откладывался. Это 1,7-метровый телескоп, предназначенный для исследований космоса в ультрафиолетовой части спектра. По своим характеристикам он не уступает самому знаменитому на сегодня космическому телескопу "Хаббл", а по ряду даже превосходит.
Российский аппарат должен провести уникальные наблюдения экзопланет и их атмосфер. А самая интригующая задача - это поиск биомаркеров, которые могут свидетельствовать о жизни на экзопланетах. Ведь именно в ультрафиолетовой области спектра находятся линии излучения и поглощения кислорода и других потенциально важных для жизни элементов. Кстати, после того, как Хаббл в 2025 году прекратит работу, "Спектр-УФ" будет единственным окном в изучении космоса с помощью ультрафиолетового излучения. Следующая миссия американцев появится только после 2035 года, и около 10 лет в астрофизике будет единственный телескоп, наблюдающий космос в ультрафиолете при помощи спектроскопии высокого разрешения.
Но если в техническом оснащении нам еще надо догонять конкурентов, то в теории наши ученые находятся на мировом уровне. Что крайне важно. Ведь мало получить данные наблюдения за экзопланетой, их надо правильно интерпретировать. И сегодня для этого во всем мире используются теоретические модели наших ученых. В новом проекте теоретическая часть охватывает весь жизненный цикл экзопланет: их образования, формирования газовых и пылевых оболочек и т.д.
- Я думаю, что при подготовке проекта нам удалось объединить усилия практически всех российских специалистов, работающих и в вузах, и в академических институтах, имеющих опыт исследования экзопланет, - сказал академик Зеленый. - Перед нами стоит непростая задача. Не просто догонять лидеров, а найти свои оригинальные подходы, предложить новые методы решения теоретических и экспериментальных проблем, что позволит российским ученым внести весомый вклад в исследования по поиску экзопланет и их эволюции.
Первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов. На сегодня достоверно подтверждено существование 4362 экзопланет, а ждут своего признания еще почти пять тысяч. Ближайшая экзопланета удалена от нас на расстояние 4,24 световых года. Большинство из известных - это газовые гиганты, более походят на Юпитер, чем на Землю. Что и понятно: гиганта проще обнаружить.
Экзопланеты поражают своей необычностью. Есть с дождями из раскалённого стекла, со снегом из камня, с водой одновременно в двух состояниях: жидком и газообразном, практически полностью состоящие из алмаза, газовые гиганты в форме яйца и т.д.
Конечно, прежде всего, интересуют планеты, похожие на Землю. Их уже около 230. Среди них астрономы особо выделяют экзопланету K2-18b, которую нашли в 2015 году в созвездии Льва, на расстоянии около 124 световых лет от Земли. Ее радиус больше земного в 2,6 раза, а масса - в 8,6 раза. По мнению учёных, на ней могут быть условия для существования жизни земного типа. Дело в том, что в атмосфере планеты довольно много водяного пара. А это большая вероятность, что это будет первая открытая планета, где может существовать жизнь земного типа.