Экзопланеты, перемещение жизни на другие планеты

               Экзопланеты, перемещение жизни на другие планеты.
 
         О переселении человечества на другую планету ученые ведут разговоры уже давно. Важно понимать, что для реализации такой задачи необходим целый ряд очень важных критериев. Переселение на другую планету часто обсуждаемая астрономами тема, по их недавним прогнозам освоение новых планет может занять у человечества более 40 лет. Эксперты считают, что самые подходящие для колонизации небесные тела - это экзопланеты, пишет Joinfo.ua. Не исключают ученые и тот факт, что вскоре на Земле будут жить киборги. Экзопланеты – это планеты вне нашей Солнечной системы. Об их существовании впервые задумался великий итальянский ученый Галилео Галилей. Астроном понял, что наше Солнце – это звезда, как и миллионы других, видимых им на небосводе. Справедливым было бы предположение о том, что вокруг них также вращаются планеты, как доказал Николай Коперник, создатель гелиоцентрической системы мира. Но потребовались бы сотни лет, чтобы разработать достаточно мощные телескопы, способные рассмотреть экзопланеты. (Л1)

    1. Первая экзопланета была обнаружена в 1995 г., и с тех пор количество открытых планет очень стремительно растет, обнаружены тысячи других экзопланет. Сначала, ученые могли видеть лишь планеты газовые гиганты, сродни нашему Юпитеру, но со временем, оборудование стало настолько чувствительным, что способно обнаруживать планеты подобные Земле.
Никто не знает, есть ли жизнь на экзопланетах, а если есть: сильно ли она отличается от наших форм? Но человечеству нужна планета для переселения максимально похожая на родную Землю. Может быть, мы и вовсе не найдем второй дом, и вот почему астрономы ищут потенциально обитаемую планету похожую на Землю, руководствуясь зоной обитаемости - условной областью в космосе, определенной расчётами астрономов, где условия находящихся в ней планет будут близки к Земным. Также очень важно наличие воды в жидком агрегатном состоянии на подобных планетах. Планета пригодная для заселения должна быть из земляной группы и не состоять из газа. Исходя из этого, подобная Земле планета может оказаться спутником, вращающемся вокруг газовой планеты, вроде Сатурна. Также, если мы ищем планету для дальнейшего переселения, нам нужно учитывать еще и размер. Экзопланета должна быть схожа в размерах с Землей, чтобы иметь приблизительно одинаковую гравитацию.

     2. Было найдено более сотни планет из земляной группы, но все они гораздо больше Земли. На данный момент, телескопы способные «заглянуть» еще дальше в космос еще только разрабатываются, но их работа начнется к 2025 г. (Л3)

    3. Для людей, в будущем населяющих экзопланету очень важной будет температура. Планета должна быть не слишком горячей и не слишком холодной. Температура планет зависит от температуры звезды, вокруг которой они вращаются, а также от расстояния между небесными телами. Температура еще зависит от химических процессов в атмосфере планеты: разные молекулы поглощают и отдают тепло тоже по разному. Например, температура на нашей Венере значительно выше чем на Меркурии, хотя последний находится ближе к Солнцу. В чем же дело? Ответ кроется в атмосфере Венеры, которая работает как теплица, поглощая солнечное тепло, но вовсе не спеша его отдавать.

     4. Астрономы пока не имеют оборудования, для изучения атмосферы

                - 2 -

планет, похожих на Землю. Но обитаемая планета должна иметь атмосферу очень близкую к Земле по составу. Она должна состоять из кислорода, азота и углекислого газа. Если атмосфера планеты будет содержать слишком много теплоудерживающих газов, то она будет слишком горячей для существования на ней жизни. С другой же стороны, планета не должна иметь слишком маленькую атмосферу, как Марс.

     5. Обитаемая планета должна иметь четкую и стабильную орбиту вокруг звезды. Много экзопланет было обнаружено в двойных системах, где планета вращается вокруг двух звезд, вместо одной. Планеты в таких необычных системах обычно имеют непропорциональные орбиты, из-за которых планета буквально закипает или замерзает на какое-то время года.
     6. Что мешает людям заселиться на экзопланете: три основных факта: большое расстояние, отсутствие средств передвижения в космосе на ядерном топливе, низкая скорость передвижения этих межпланетных средств. Во-просом о возможности существования вне земной жизни ученые и обычные люди задаются уже не один десяток ток лет. Буквально во всем, начиная от художественных произведений уровня Спилберга и заканчивая официальными пресс релизами американского аэрокосмического агентства NASA, чет-ко отражается, насколько велика и значима эта проблема для современного человека.
     7. Одним из важнейших источников для существования той жизни, которая нам известна, является вода. Поэтому неудивительно, что при открытии новой экзопланеты или спутника мы стараемся отыскать в первую очередь именно ее наличие. Может, в конечном итоге инопланетяне и не будут выглядеть так, как мы представляем их в кино и на вполне серьезных научных конференциях, но их обнаружение не станет от этого менее значимым для истории всего человечества. И сегодня мы поговорим о 10 местах во Вселенной, где мы имеем больше всего шансов обнаружить то, что мы уже так долго ищем.
      
    
     1. Кеплер-186f – это экзопланета, вращающаяся вокруг звезды Кеплер-186, находящейся примерно в 500 световых годах от Земли т.е. 4730500 млрд. км. (СГ=9461 млрд. км.) Обнаруженная в 2014 г., она стала первой из известных планет земного типа за пределами Солнечной системы, обладающей орбитой, пролегающей внутри обитаемой зоны своей звезды.
Она менее чем на 10 процентов больше Земли, поэтому эта планета является еще и наиболее схожей по размерам с нашим домом среди всех обнаруженных экзопланет. Другие ее характеристики, такие как плотность, пока остаются для нас неизвестными. Но, учитывая ее размер, можно смело предположить, что это каменистый мир. Пока единственными особенностями, которые позволяют занести планету Кеплер-186f в список потенциальных кандидатов в обитаемые миры, являются ее размер и расположение в обитаемой зоне звезды. О наличии воды на ней нам также ничего не известно, как и неизвестно о том, какова температура на ее поверхности.

                - 3 -

Как сообщает само NASA, планета Кеплер-452b «могла бы стать одной из лучших целей для поиска внеземной жизни». Однако исследовать эту планету будет довольно трудно. Хотя бы потому, что находится она на расстоянии более 1000 световых лет от Земли. Но, несмотря на это, ученые почти уверены, что Кеплер-452b находится внутри обитаемой зоны своей звезды, как и несколько других экзопланет этой системы. Некоторое время Кеплер-452b рассматривалась астрономами как планета, наиболее близкая по размеру с Землей. Позже эта честь отошла Кеплер-186f.
Однако сама звезда системы, где находится Кеплер-452b, больше похожа на наше Солнце. Вероятно, именно поэтому Кеплер-452b является сейчас одним из объектов исследования Института SETI, занимающегося поиском внеземной жизни. Ученые убеждены, что планета относится к каменистому  типу, имеет железное ядро и, возможно, имеет живых инопланетян на своей поверхности.
     2. «супер-Земля». Открыли эту землю совсем недавно. Ученые выяснили, что она находится в обитаемой зоне звезды, и рассматривают ее в качестве одного из самых вероятных кандидатов на открытие внеземной жизни. Данная «супер-Земля» примерно в 10 раз массивнее нашей Земли. Астрономы считают, что класс планет, относящихся к «супер-Землям», представлен планетами каменистого типа, однако подтвердить это без точных наблюдений пока не представляется возможным. Ученые убеждены, что планета относится к каменистому типу, имеет железное ядро и, возможно, имеются живых инопланетяне на своей поверхности. Она находится всего в 40 световых годах и поэтому представляет собой отличную цель для отправки сообщений, которые могут привлечь внимание разумной жизни, если она там, конечно, есть. Кроме того, расположение LHS 1140b относительно Земли и ее более замедленная скорость вращения упрощают задачу по наблюдению за ней. Когда звезда теряет энергию, она мерцает. Поэтому идея о внеземной космической мегаструктуре инопланетян имеет под собой определенную долю смысла.
     3. Табби, или KIC 8462852. Вокруг этой звезды, разгорелось множество споров на тему вероятности наличия возле нее некой «инопланетной мегаструктуры». Находящаяся на расстоянии почти 1500 световых лет до Земли эта звезда впервые была открыта астрономом из Йельского университета Табетой Бояджян и сразу привлекла к себе внимание ученых своим необычным поведением. Яркость звезды время от времени изменяется настолько сильно, что это явление нельзя объяснить обычным присутствием в регионе экзопланеты. Поэтому среди прочих предположений, пытающихся объяснить подобный феномен, конечно же, есть и вариант с пришельцами.
Якобы сверх развитая внеземная цивилизация могла построить вокруг звезды Таби специальное устройство, собирающее ее энергию и конвертирующее ее в нечто более полезное. Когда звезда теряет энергию, она мерцает. Поэтому идея о внеземной космической мегаструктуре инопланетян имеет под собой определенную долю смысла. Однако все же наиболее свежей и вероятной теорией, пытающейся объяснить крайне необычное поведение звезды Таби, является предположение о том, что она поедает одну из своих экзопланет. Звучит не менее интересно, следует признать. Тем не менее идея о пришельцах окончательно пока не отброшена.
    4. Спутник Юпитера Ганимед. Один из спутников Юпитера, на котором может быть жизнь. Как и у других лун, у Ганимеда подозревается наличие подповерхностного океана. Причем в таком объеме, что воды в нем может содержаться даже больше, чем на Земле. Что интересно, наблюдение за поверхностью Ганимеда показало наличие признаков того, что когда-то по ней текла жидкая вода, просочившаяся через трещины в ледяной корке

                - 4 -

спутника. Исследование этого спутника даже привело к разработке нового научного метода исследования. Например, при анализе магнитных полей ученые обнаружили, что из этой информации можно вывести некоторое представление о внутреннем строении спутника, включая данные о наличии под его поверхностью жидкой воды.
На данный момент Ганимед не исследует ни один космический аппарат. Однако в 2022 году планируется отправить к нему Jupiter Icy Moon Explorer, или просто JUICE, – межпланетную автономную станцию, которая, добравшись Юпитера где-то к 2030 г., займется изучением его системы.
         Одним из главных вопросов, стоящих перед современной наукой, является вопрос о том, существует ли жизнь где-нибудь в других местах во Вселенной, а не только на Земле? В настоящее время еще не было получено никаких прямых доказательств существования внеземных форм жизни, однако миссии по "охоте за экзопланетами", такие как миссия космического телескопа Kepler, коренным образом изменили наше представление о процессах формирования планет и планетарных систем. Это, в свою очередь, дало ученым возможность размышления о жизни за пределами нашей системы, без опоры на какие-нибудь догадки и предположения в большей части. Группа ученых из университета штата Вашингтон (Washington State University, WSU), используя набор данных, собранных в свое время космическим телескопом Kepler, определила две дюжины экзопланет, планет, находящихся за пределами Солнечной системы, условия на которых могут быть более благоприятными для возникновения и существования жизненных форм, чем условия на Земле. В нынешнее время исследователями космоса открыто более 3000 экзопланет в различных созвездиях. В одной только нашей галактике их может быть примерно сто миллиардов. Примерно пятая часть из них может оказаться похожей на Землю. Известно о 4000 экзопланет, некоторое количество из которых можно назвать условно пригодными для жизни. Однако термин "пригодная для жизни планета" в этом контексте больше вводит в заблуждение, чем отражает реальное состояние дел, он не означает, что на данную планету можно высадиться и сразу без проблем начать ее обживать.
         Для поиска благоприятных для жизни планет ученые из Вашингтона модернизировали и усовершенствовали процедуру поиска по архиву Kepler Object of Interest Exoplanet Archive. И, при правильно подобранных критериях поисков, эта процедура выдала не все потенциально пригодные для жизни планеты, а планеты, потенциал которых превосходит потенциал Земли. Результатом поиска стал набор из 24 планет, расположенных на удалении до 100 световых лет от нас, параметры и условия на поверхности которых более благоприятны для зарождения и существования там жизни на протяжении более длительного срока, чем на Земле.
Одним из факторов, который способен сделать планету более благоприятной для жизни, является ее звезда. Среди астрономов бытует мнение, что планета на орбите подобной Солнцу звезды G-класса является наилучшим кандидатом, однако, такие звезды имеют период жизни от 8 до 10 миллиардов лет, а для того, чтобы на Земле зародились самые примитивные формы жизни, потребовалось около 4 миллиардов лет. Карликовые звезды K-класса, менее крупные и более холодные, чем Солнце, имеют продолжительность жизни порядка 70 миллиардов лет, что обеспечивает намного более длительный период для зарождения, развития и существования жизни.
Другими факторами "благоприятности для жизни" являются размеры и масса планеты. Если глянуть на Землю с этой точки зрения, то наша планета достаточно велика для того, чтобы быть геологически активной, что дает планете защитный "кокон" магнитного поля, и достаточно массивной, для

                - 5 -

того, чтобы ее сила тяжести была способна удержать атмосферу. Согласно теории, планета, на 10 процентов более крупная, чем Земля, имела бы существенно большую площадь благоприятных для жизни регионов.
"Из-за того, что мы все считаем, что Земля является самой наилучшей для жизни планетой, нам очень трудно представить нечто иное, какой-то иной принцип отбора и поиска пригодных для жизни планет" - пишут исследователи, - "Но даже на нашей планете имеется очень большое количество сложных и разнообразных форм жизни, способных выживать в чрезвычайных условиях. Приблизительно такие же формы жизни могут буквально процветать на других планетах в условиях, которые с нашей точки зрения могут являться и совсем неподходящими для привычной нам жизни".
По сей день главным оборудованием для поиска экзопланет является спутник «Кеплер». У него вообще нет других задач кроме как мониторить космос и искать там другие планеты. Ведь каждая новая экзопланета, подобная Земле, может оказаться шансом на то, что мы не одиноки во Вселенной. Из более чем трех тысяч подобных объектов, 250 имеют как минимум схожую с нашим домом поверхность или строение, а некоторые – даже размеры.
Проще всего Кеплер находит массивные объекты, так как они сильнее меняют блеск звезды, вокруг которой вращаются. Именно это и отслеживает спутник. Поэтому не удивительно, что большая часть обнаруженных экзопланет весят больше, чем Юпитер, и лишь небольшое количество по размерам и массе напоминают Землю. Также важно расстояние от планеты до звезды. Если она находится слишком далеко, то исследовать ее, скорее всего, не получится.
         Как  ищут экзопланеты и находят.
Большинство экзопланет были обнаружены с помощью спектрометрического измерения радиальной скорости звезд и транзита планет. Первый метод основан на том, что планета, вращаясь вокруг своей звезды, «раскачивает» ее. Если измерить доплеровское смещение спектра звезды, вызванное ее попеременным ускорением, можно обнаружить экзопланету и даже установить ее приблизительные массу и орбиту.
Сложность реализации этого, на первый взгляд, простого метода поражает – именно потому, что ученым удалось решить эту проблему. Все дело в том, что значительное доплеровское смещение спектра вызывают только очень массивные планеты, такие как Юпитер. В настоящее время 3,6-м спектрометр HARPS Европейской Южной Обсерватории в Чили просто «сыплет» свежеоткрытыми экзопланетами: только в сентябре этого года список пополнился 50-ю экземплярами, из которых 16 — это «суперземли» (землеподобные планеты, но больше Земли в несколько раз). При этом HARPS измеряет радиальную амплитуду с точностью до 4 км./час.
К сожалению, у методики спектрометрического измерения радиальной скорости звезд есть существенный недостаток: сегодня она может находить только планеты минимум в несколько раз крупнее Земли и дает совсем немного информации о новых мирах. (Л3)
         Слишком много условий.
     -Транзит планет является одним из наиболее информативных и точных современных методов, кроме того, на сегодняшний день его можно считать самым продуктивным. Суть его в следующем: если плоскость орбиты экзопланеты окажется на линии взгляда земного наблюдателя, то появляется возможность увидеть далекую планету во время ее прохождения на фоне диска звезды. Это происходит благодаря тому, что планета заслоняет собой часть светового потока от звезды, вызывая тем самым изменение ее яркости. Благодаря транзиту ученые могут не только обнаружить экзопланету, но и при удачном стечении обстоятельств узнать ее радиус и плотность. По этим

                - 6 -

данным вполне можно судить о пригодности планеты для жизни. Но существуют и серьезные недостатки.
   -Удачное время прохождения на фоне звезды (циклы могут повторяться раз в десятки лет), очень слабые изменения в яркости для небольших землеподобных планет.
-Гравитационная линза. (Объект LRG-4-606)  Данная методика основана на общей теории относительности Эйнштейна, согласно которой свет далекой звезды, проходя вблизи звезды (или планеты), находящейся поближе к наблюдателю, будет искривляться. Другими словами, гравитация, словно линза, собирает свет и усиливает его. Таким образом появляется возможность увидеть следы присутствия любых далеких планет. Недостаток метода две звезды для наблюдателя выстраиваются в одну линию лишь единожды.
В результате астрономы узнали, что планета MOA-2009-BLG-266Lb, удаленная от Земли на расстояние около 3 килопарсек (Парсек=3,26 СГ), имеет массу около 10 земных, обращается вокруг своей звезды за 7,6 земных лет. Набор инструментов для поиска экзопланет довольно ограничен. Звезда обычно ярче планеты от миллионов до 10 млрд. раз. В инфракрасном диапазоне они видны намного лучше, чем в видимом. Соответственно, наблюдения преимущественно проводятся с помощью ИК-камер. Примером может служить космический телескоп Spitzer с коронографом. Коронографы, используемые для поиска экзопланет, имеют более сложное устройство для борьбы с дифракционными искажениями.  (Л4)
     Интерферометрия – это одна из самых перспективных технологий поиска других миров, поскольку в будущем может позволить не только находить следы экзопланет, но и получать изображения планетных дисков. В настоящее время астрономы работают над новым инструментом ASTRA, который позволит изучать движение планет вокруг старых звезд, и даже движение звезд вокруг черной дыры в центре нашей Галактики. Прорыв в этом деле мог бы совершить новый космический телескоп НАСА James Webb (JWST). Таким образом, JWST станет настоящим «охотником» за экзопланетами и повысит наши шансы на обнаружение землеподобных обитаемых миров. Сможет обозревать всю небесную сферу и за год изучить 20-30 звездных систем с высокой вероятностью обнаружения до 5 землеподобных планет. В общем, телескоп James Webb будет впервые не искать «там где светло», а целенаправленно в течение длительного периода изучать ближайшие к нам звездные системы. В настоящее время только этот перспективный инструмент имеет большие шансы обнаружить пригодную для обитания планету, но его техническая сложность вылилась в его гигантскую стоимость, которая сегодня оценивается в 8,7 млрд. долл., а также высококвалифицированную работу на протяжении 15 лет. К сожалению, JWST не сможет использовать большой список экзопланет, открытых телескопом «Кеплер», поскольку они намного дальше радиуса действия JWST, составляющего 30-65 световых лет. Ограничение по дальности связано со слишком слабым светом, исходящим от удаленных звезд. Однако, по сравнению с «Кеплером», который изучил более 156 тыс. звезд в области, занимающей четырехсотую часть небесной сферы. Это означает, что даже с помощью несовершенного инструмента и транзитного метода планеты можно обнаружить с вероятностью 8%. На самом деле шансов найти планету, исследуя звездную систему, намного больше – нужен только соответствующий инструмент. Для того, чтобы найти 1235 потенциальных планет, космический телескоп «Кеплер» Сложнее с критериями обитаемости. Пока ученые ориентируются в основном на похожие на Землю планеты, но жизнь может родиться и на планетах, абсолютно не похожих на нашу землю.

                - 7 -
         В заключении можно сказать, что неплохо несколькими институтами в разных странах заниматься этой тематикой, поиском экзопланет во всех Галактиках, хотя мы понимаем, что реализовать проверочную экспедицию на эти, якобы обитаемые планеты, если это когда-либо вообще возможно, скорей всего понадобятся несколько сотен или тысяч поколений на нашей Земле. Нам хотябы до Марса добраться. Но идея экзопланет смотрится красиво.
               Литература.
      1. Переселение человечества на другую планету: миф или реальность.          
          (https://pikabu.ru/story/pereselenie_chelovechestva_na_druguyu-
          _planetu_mif_ili_realnost_7559792)
      2. Николай Хижняк. «10 мест во Вселенной, где мы, вероятнее всего, обна-
         ружим жизнь» (https://hi-news.ru/eto-interesno/10-mest-vo-vselennoj-
         gde-my-veroyatnee-vsego-obnaruzhim-zhizn)
      3. Каким способом астрономы ведут поиски экзопланет.  (https://molotok-
        4. А. Заритовский Информационное агентство ТАСС. «Свет далёких планет.»   
     Где учёные ищут новый дом для человечества. (spec.tass.ru/exzoplaneu)
               Материал подготовил Львов Ю.М.     01.08.2023