Космическая среда обитания в числах: другие планетные системы

Абсолютно сформировавшиеся планеты, обращающиеся около звезд, засечь тяжелее, чем диски, из которых они появились. Первое веское подтверждение того, что планеты действительно довольно часто видятся, было получено в конце 1990-х гг. Основано оно на весьма несложном принципе. Наблюдатель, исследующий наше Солнце с расстояния, скажем, 40 cв. лет, не имеет возможности заметить планеты, обращающиеся около него, кроме того если он применяет такой же замечательный телескоп, как самые громадные из тех, каковые на данный момент имеется на Земле. Однако о существовании Юпитера (самой большой из планет) возможно сделать вывод в следствии тщательных измерений солнечного света. Это связано с тем, что и Солнце, и Юпитер обращаются около своего центра масс, так именуемого барицентра. Солнце в 1047 раз тяжелее Юпитера, исходя из этого барицентр находится в 1047 раз ближе к центру Солнца, чем к центру Юпитера (в действительности он находится в Солнца), благодаря этого Солнце обращается около барицентра в тысячу раз медленнее, чем Юпитер. В действительности движение значительно сложнее из-за дополнительной неустойчивости, которую привносят другие планеты, но Юпитер существенно тяжелее их и оказывает преобладающее влияние. Шепетильно анализируя свет от звезд, астрономы нашли маленькие колебания в их движении. Эти колебания вызывают планеты, обращающиеся около них, точно так же, как Юпитер воздействует на движение Солнца.

В спектрах света звезд возможно отыскать характерные комплекты линий, каковые появляются по причине того, что при поглощении либо испускании света разные виды атомов (углерод, натрий и т. д.), из которых состоит звезда, дают различные цвета. В случае, если звезда отдаляется от нас, то ее свет сдвигается в красную часть спектра в сравнении с цветами, каковые получаются в опытах с излучением света тех же самых атомов в лаборатории, – это отлично узнаваемый эффект Доплера (явление в области оптики, аналогичное трансформации частоты звука, в то время, когда сирена удаляющегося автомобиля думается наблюдателю более низко звучащей). В случае, если звезда к нам приближается, то ее свет сдвигается в голубую часть спектра. В 1995 г. два астронома из Женевской обсерватории, Мишель Майор и Дидье Кело, поняли, что доплеровское смещение у 51 Пегаса, расположенной неподалеку от нас звезды, похожей на Солнце, легко изменяется, как словно бы она движется по кругу, то приближаясь к нам, то отдаляясь, а позже опять приближаясь, и без того неизменно. Согласно расчетам, ее орбитальная скорость составляла приблизительно 50 м/с. Астрономы высказали предположение, что около звезды обращается планета размером приблизительно с Юпитер, и вследствие этого звезда обращается около центра масс системы. Если бы масса данной невидимой планеты составляла одну тысячную от массы звезды, то ее орбитальная скорость составляла бы 50 км/с – в тысячу раз стремительнее, чем движется звезда.

В конце 1990-х гг. ученые Джоффри Марси и Пол Батлер, работающие в Калифорнии, стали чемпионами в охоте за планетами (В настоящее время громаднейшее количество экзопланет найдено способом транзитов, в первую очередь благодаря работе спутника «Кеплер». – Прим. авт.). Посредством своих устройств они смогут зафиксировать трансформации длины волны меньшие, чем одна стомиллионная часть, благодаря чему ученые смогут измерить эффект Доплера кроме того для скорости, составляющей одну стомиллионную от скорости света, – 3 м/с (Современный уровень точности образовывает десятки сантиметров в секунду. – Прим. авт.). Марси и Батлер нашли доказательства того, что у большинства звезд имеются планеты. То, что все найденные ими планеты были громадными, как Юпитер, есть только следствием ограниченной чувствительности устройств. Землеподобные планеты с массой в пара сотен раз меньшей, чем масса Юпитера, будут изменять скорость движения звезды всего на пара сантиметров в секунду, а доплеровское смещение будет составлять всего одну десятимиллиардную (на данный момент чувствительность устройств разрешает обнаруживать землеподобные планеты в территориях обитаемости около звезд, более легких, чем Солнце. Помимо этого, возможно обитаемые планеты обнаруживаются другими способами, в первую очередь способом транзитов. – Прим. авт.), а это через чур маленькая величина, дабы ее возможно было найти посредством имеющихся устройств.

Необходимо подчернуть, что телескопы, каковые употребляются для поиска планет, имеют средний диаметр зеркала приблизительно 2 м. Возможно лишь порадоваться, – а время от времени и подивиться тому ажиотажу, который сопровождает большие проекты, – что не для всех серьёзных открытий необходимо громоздкое и дорогое оборудование. Упорные, гениальные ученые смогут так же, как и прежде достигнуть многого, пользуясь скромными, не смотря на то, что и современными, устройствами.

Современный вид нашей Нашей системы стал результатом множества «несчастных случаев» и совпадений. Каменные астероиды, чья орбита пересекается с орбитой Земли, все еще опасны. К примеру, удар десятикилометрового астероида, покинувшего громадный подводный кратер недалеко от Чиксулуба в Мексиканском заливе, вызвал изменение климата, которое, быть может, предопределило судьбу динозавров 65 млн лет назад. Более нередкими были столкновения с объектами мельче, каковые однако смогут вызывать важные разрушения в месте удара. Но в то время, когда Наша система была молода, столкновения случались значительно чаще, поскольку к настоящему времени большинство существовавших первоначально протопланетных тел уничтожены либо выкинуты из системы. Наша Луна была отколота от Земли в следствии столкновения с другой протопланетой – много кратеров на поверхности Луны говорит о том, каким страшным местом была ранняя Наша система. В полной мере быть может, что Уран подвергся сокрушительному столкновению под косым углом практически сразу после того, как сформировался. В другом случае тяжело осознать, по какой причине он вращается около оси, фактически лежащей в плоскости его орбиты, в то время как у всех остальных планет оси вращения расположены более-менее перпендикулярно к плоскости орбиты. Фотографии, полученные с автоматических межпланетных станций, говорят о том, что все планеты Нашей системы (и кое-какие из наиболее больших их спутников) весьма непохожи друг на друга.

Маловероятно, что другие планетарные системы имеют такое же количество планет в такой же конфигурации, как наша. В некоторых из уже найденных систем имеется планеты-гиганты, похожие на Юпитер, каковые находятся к своей звезде ближе, чем Меркурий (ближайшая к Солнцу планета). Частично это связано с недостатком наблюдений – тяжелые планеты на стремительных короткопериодических орбитах несложнее найти. Кроме отысканных тяжелых планет в тех же системах смогут быть более мелкие планеты земного типа.

Жизнь, похожая на земную, может появиться лишь на планетах с особенными условиями. Сила притяжения должна быть большой, дабы не разрешить атмосфере улететь в космос (как это произошло с атмосферой нашей Луны, если она у нее когда-то была). Чтобы на поверхности планеты была вода, на ней не должно быть ни через чур жарко, ни через чур холодно, и исходя из этого она обязана находиться на определенном расстоянии от долгоживущей и стабильной звезды. Орбиты таких планет должны быть устойчивыми (т. е. они, скажем, не должны неизменно пересекать путь планеты-гиганта, следующей по орбите с высоким эксцентриситетом). Высокое «количество попаданий» охотников за планетами показывает, что у большинства похожих на Солнце звезд в нашей Галактике имеется свои планеты. Не составит большого труда поразительно, в случае, если среди миллиардов кандидатов не найдется множества планет, напоминающих молодую Землю.

В США Дэн Голдин, глава NASA, прослывший своего рода оракулом, неизменно твердит, что поиск землеподобных планет – получение их изображения, а не просто подтверждение существования по косвенным показателям – будет основной задачей космической программы США. Само по себе обнаружение бледного пятнышка – как говорит Карл Саган, «бледной светло синий точки» – это тяжёлая задача, которая может “настойчиво попросить” около 15 лет работы. Исходя из этого в космосе должно быть развернуто много телескопов.

Тусклый свет далекого мира несет в себе данные о его облачном слое, его поверхности (пропорция суши и океанов) и, быть может, кроме того о суточных и сезонных трансформациях. Помимо этого, из спектра отраженного планетой света мы можем определить состав ее атмосферы. Атмосфера Земли богата кислородом. Так было не сначала, атмосфера изменилась под действием примитивных бактерий в ранний период развития нашей планеты. Само собой разумеется, самый занимательный вопрос содержится в том, могло ли такое произойти где-то еще: кроме того в то время, когда планета находится в благоприятных для существования жизни условиях, каков шанс, что появятся простые организмы, каковые создадут биосферу?