Ученые определили 45 потенциально обитаемых каменистых планет

Новости МирТесен

За годы поиска экзопланет астрономы, накопив огромный опыт, приступили к более тщательному отбору наиболее многообещающих объектов. Новое исследование выявило несколько каменистых планет, которые представляются наиболее подходящими для поиска внеземной жизни на текущий момент.

На основе информации о множестве открытых экзопланет ученые сформировали список из 45 каменистых планет, расположенных в зонах обитаемости вокруг своих звезд – областях, где возможно наличие жидкой воды. Данный каталог, детально изложенный в недавнем научном труде, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, представляет собой один из наиболее точных ориентиров для астрономов, планирующих поиск жизни за пределами Земли.

Появление этой работы происходит в подходящее время. Новое поколение обсерваторий, включая космический телескоп Джеймс Уэбб, уже исследует атмосферы экзопланет, а в ближайшем будущем к ним присоединятся и другие миссии, например Habitable Worlds Observatory. Теперь ученые переходят от простого обнаружения планет к более целенаправленным исследованиям – они стремятся установить, какие из них обладают реальным потенциалом для поддержания жизни. « Составленный перечень каменистых экзопланет, расположенных в обитаемой зоне, даст возможность наблюдателям разрабатывать и совершенствовать методы поиска с использованием наземных и космических телескопов, — утверждают ученые. — Кроме того, это позволит создавать новые подходы к наблюдению и инструменты для изучения этих планет, что поможет определить границы пригодности их поверхности для жизни ».

От тысяч экзопланет к целевому списку

На протяжении последних тридцати лет астрономы зафиксировали свыше 6000 экзопланет — планет, обращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Тем не менее, большинство из них существенно отличаются от Земли. Среди них встречаются газовые гиганты, планеты с экстремально высокой температурой или миры, находящиеся на слишком близком или слишком большом расстоянии от своих звезд, что делает невозможным наличие жидкой воды.

В отличие от предыдущих поисков, которые не имели четких ограничений, новое исследование фокусируется на планетах, отвечающим определенному набору условий. Рассматриваются только каменистые и не слишком крупные миры – их размер не должен превышать двухкратного радиуса Земли. Также необходимо, чтобы они находились в так называемой обитаемой зоне, где на поверхности может сохраняться жидкая вода.

На основе данных, полученных в ходе миссии Gaia Европейского космического агентства и Архива экзопланет НАСА, исследователи выявили 45 планет, расположенных в расширенной, основанной на фактических данных, обитаемой зоне. Более узкая группа, состоящая из 24 планет, находится в еще более строгой области, которая определяется современными трехмерными климатическими моделями. О истинных пределах обитаемости до сих пор ведутся научные дискуссии, и разница между этими зонами демонстрирует существующую неопределенность в отношении того, каким образом атмосферы, облака и вращение планет воздействуют на климатические условия.

Новый каталог обладает особой значимостью благодаря тщательному подходу к выбору экзопланет. Ученые сознательно сделали акцент на мирах, которые могут способствовать проверке границ пригодности для жизни. Среди них – планеты, расположенные во внутренней части обитаемой зоны, где неконтролируемый парниковый эффект способен привести к испарению океанов. Другие находятся на границе внешней зоны, где вода может замерзнуть, создав глобальный ледяной покров. Также включены миры, получающие примерно такое же количество энергии от звезды, как и Земля, что делает их перспективными кандидатами на наличие условий, сходных с земными. Анализируя эти предельные случаи, исследователи рассчитывают более точно определить факторы, необходимые для возникновения и поддержания жизни.

В работе также идентифицированы планеты, характеризующиеся аномальными орбитами и высоким эксцентриситетом, что приводит к значительным перепадам температур в течение года. Изучение поведения таких планет в ответ на эти температурные колебания позволит оценить, может ли жизнь существовать в более изменчивых условиях, чем считалось прежде.

Знакомые имена и новые возможности

Среди наиболее многообещающих кандидатов есть те, которые уже знакомы астрономам. Так, планеты системы TRAPPIST-1 по-прежнему вызывают значительный интерес. Некоторые из этих миров – TRAPPIST-1 d, e, f и g – находятся в обитаемой зоне и подверглись изучению с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб, что позволило получить первые сведения об атмосферах каменистых экзопланет. Кроме того, в число заметных целей входят Проксима Центавра b – ближайшая к Земле известная экзопланета – и LHS 1140 b – плотный каменистый мир, находящийся на расстоянии около 15 парсеков от нашей планеты.

Кроме того, каталог представляет и менее известные планеты – те, что до настоящего времени привлекали сравнительно мало внимания, но могут сыграть ключевую роль в обнаружении признаков жизни. Всего ученые выявили 290 экзопланет, расположенных в пределах потенциально пригодной для жизни зоны, однако лишь некоторые из них отвечают требованиям, позволяющим считать их по-настоящему схожими с Землей по своему составу.

Инструмент для следующего поколения телескопов

Помимо постановки задач, исследование дает реальную базу для их отслеживания. Специалисты оценили планеты по степени их соответствия различным методам наблюдения, таким как трансмиссионная спектроскопия, при которой свет звезды проходит через атмосферу планеты, и прямое изображение, которое стремится зафиксировать свет, исходящий непосредственно от планеты. Также были вычислены важные параметры, включая показатель трансмиссионной спектроскопии (TSM), который позволяет оценить простоту изучения атмосферы планеты. Эти оценки предназначены для эффективного применения современных и перспективных инструментов, таких как Чрезвычайно большой телескоп, и предлагаемых миссий, например, LIFE — концепции космического интерферометра, ориентированного на поиск биосигнатур. По сути, данный каталог служит стратегическим руководством для дальнейшего развития исследований экзопланет.

Некоторые экзопланеты существуют гораздо дольше, чем наша планета

Пожалуй, наиболее захватывающим моментом в исследовании является изучение возраста планет. Среди обнаруженных экзопланет есть те, которые обращаются вокруг звезд, возраст которых значительно превышает возраст Солнца. Это подразумевает, что любая жизнь, потенциально существующая на них, могла бы иметь дополнительные миллиарды лет для эволюции. Ученые определили, что как минимум 17 звезд, являющихся хозяевами планет в их выборке, старше Солнца, что создает потенциально более продолжительные временные рамки для развития сложных форм жизни. Хотя сам по себе возраст не является показателем обитаемости, он добавляет дополнительный элемент интереса. Если жизнь возникает сравнительно легко при наличии подходящих условий, более старые планеты могут предоставить наилучшие возможности для обнаружения не только микробной жизни, но и, возможно, более сложных биосигнатур. В более гипотетическом плане они также могут представлять собой одни из самых перспективных объектов в поисках разумной внеземной жизни. В конечном счете, если технологическим цивилизациям требуются огромные временные промежутки для своего развития, миры, располагающие миллиардами дополнительных лет, могут быть одними из наиболее перспективных мест для поиска.

«Отчаянные» цели

Новый каталог следует воспринимать не как исчерпывающий перечень населенных миров, а как уточненный указатель для дальнейших исследований. Специалисты подчеркивают, что неточности в ключевых характеристиках звезд, таких как их температура и размеры, способны сдвигать положение некоторых планет ближе к зоне обитаемости или удалять их за ее пределы. Учитывая эти погрешности, число каменистых планет, потенциально соответствующих заданным параметрам, увеличивается с 45 до 54, а в некоторых случаях – до 73. Данное изменение демонстрирует поступательное развитие науки об экзопланетах, поскольку новые данные способны оперативно корректировать представления о наиболее перспективных мирах. Вместе с тем, это свидетельствует о значительном прогрессе в поиске. Астрономы теперь не только обнаруживают экзопланеты, но и начинают оценивать, какие из них требуют наиболее детального изучения в контексте поиска жизни.

Подчеркивая значимость перехода от простого открытия к установлению приоритетов, один из авторов исследования и руководитель Института Карла Сагана, доктор Лиза Калтенеггер, привела в качестве примера научно-фантастический роман Энди Вейра «Проект «Аве Мария»», недавно получивший экранизацию с Райаном Гослингом в главной роли. В сюжете этой книги выживание человечества зависит от поиска удаленной планеты, где жизнь возникла в инопланетной среде, и отправки туда опасной межзвездной экспедиции. На данный момент подобное путешествие остается областью научной фантастики, однако данная работа представляет собой своего рода предварительную карту или список направлений, которые в будущем могут указать, куда следует обращать первоочередное внимание. « Проект «Аве Мария»» наглядно демонстрирует, что жизнь может быть гораздо более разнообразной, чем мы привыкли думать. Поэтому определение наиболее перспективных из 6000 известных экзопланет, которые потенциально могут быть пригодны для внеземной жизни, например, для существ типа Астрофагов и Таумоебов, или Рокки, может иметь решающее значение, и не только для Райана Гослинга, — подчеркнула доктор Калтенеггер. — Наша работа указывает на направления, в которых стоит искать жизнь, если бы когда-либо был создан космический корабль «Аве Мария» ».