Удивительная астрономия - Брашнов Дмитрий Геннадьевич. Страница 5

Таким образом, выяснилось, что не чужие планетарные системы являются странными, а наша старая добрая Солнечная система оказалась исключением из правил. Почему же расположение планет у нас нетипично? Никому не известно. Это – одна из самых больших тайн Вселенной.

После обнаружения экзопланеты в созвездии Пегаса поиск таких объектов значительно ускорился и открытия посыпались, точно из рога изобилия. На февраль 2012 года было открыто 693 планеты вокруг 552 звезд, причем 13 новооткрытых экзопланет были зарегистрированы в каталогах именно в феврале, а еще 6 – в январе.

При таких темпах изучения космоса у астрономов появилась возможность судить о том, насколько часто встречаются планетные системы в Галактике. Пока затруднительно сделать однозначный вывод о красных карликах и некоторых других классах звезд, потому что их крайне сложно исследовать. Но среди солнцеподобных светил классов G и F на каждые 25 звезд приходится одно светило с планетной системой.

Планетных систем известно гораздо меньше, чем звезд, обладающих планетами. Дело в том, что астрономам проще обнаружить рядом со светилом одну гигантскую экзопланету. Обнаружить сразу несколько планет непросто. Если не считать Солнечную систему, науке известно 67 планетных систем. В сорока пяти из них обнаружено только по две планеты, в двенадцати – три планеты, в пяти – четыре планеты и в трех – пять планет. Лишь две звезды достоверно обладают полноценными планетными системами из шести планет – это HD 10180 и Kepler-11. Остальные шесть сотен звезд имеют в своем сопровождении по одной экзопланете.

Жизнь вне Земли

Сразу нужно признаться, что никаких доказательств существования жизни на других планетах у астрономов нет. Более того, ложные скороспелые сенсации и ошибки прежних лет убедили в том, что жизнь представляет собой чрезвычайно редкое явление во Вселенной. И скорее всего уникальное. Тем не менее наука упорно ведет поиск миров, которые могут оказаться обитаемы. Современных знаний достаточно, чтобы предположить, какие существа могут населять ту или иную пригодную для жизни планету.

При этом астрономы обращаются за помощью к биологам, чтобы больше узнать о свойствах земных обитателей. Конечно, всегда можно предположить, что где-то далеко-далеко в Галактике встречаются организмы, полностью отличающиеся от земных: они любят холод до –200 °C, дышат чистым хлором и вместо воды пьют жидкий метан. Вот только много ли даст науке такое предположение? Неужели оно позволит нам найти заселенные планеты? Увы, нет. Выдумывать можно до бесконечности, но чем больше мы насочиняем, тем больше затрудним себе поиск.

Живые существа, обитающие на Земле, жестко зависят друг от друга. Отдельные виды действительно хорошо приспособлены к экстремальным условиям: большим давлениям, нехватке или отсутствию кислорода для дыхания, высоким температурам и т. д. Но что если изолировать этот отдельный вид от прочих организмов? Он наверняка вымрет, потому что живое поддерживает себя лишь как целое. Поэтому ученые выделяют на нашей планете особую оболочку – биосферу. Так называется всепланетная экосистема, в которой объединены сложными отношениями растения, животные и микробы. Виды объединяют пищевые отношения, отношения взаимопомощи и многие другие. Малейшие изменения в одной части биосферы рано или поздно сказываются во всех остальных ее частях. Прочная связь объединяет обитателей морских пучин, лесных дебрей, скалистых высокогорий, подземных озер. Поэтому биологи убеждены: если на планете нет биосферы – значит, нет и жизни.

Следовательно, астрономам при поиске обитаемых миров нужно ориентироваться на нашу планету. То есть искать надлежит очень плотное и вместе с тем небольшое космическое тело, укутанное кислородной атмосферой и достаточно богатое углеродом, который, как известно, является главным химическим элементом живой клетки.

В 1989 году к Юпитеру была запущена автоматическая межпланетная станция (АМС) «Галилео», которая представляла собой автономного робота, предназначенного для космических исследований в пределах Солнечной системы. Главной задачей «Галилео» было изучение Юпитера и его лун, но кроме того, аппарат выполнял на всем протяжении полета различные замеры и эксперименты, в частности, он приближался к некоторым астероидам, чтобы сфотографировать и обмерить их.

Автоматическая межпланетная станция «Галилео»

В числе таких побочных задач «Галилео» значилось изучение Земли с расстояния более чем 600 млн км. С помощью особого бортового прибора – спектрометра – станция «сфотографировала» солнечный свет, отраженный земной атмосферой. Спектрометр позволил разложить поток излучения на составные части (спектр). Точно так же любой человек для развлечения может с помощью хрустального бокала разложить солнечные лучики на разноцветную радугу. Разумеется, «Галилео» получил земной спектр не ради забавы, а с целью выявить в этом спектре следы тех газов, которые содержатся в земной атмосфере.

В земном спектре были обнаружены три характерных следа. Во-первых, признаки избытка кислорода. Если бы Земля была необитаемой, то в ее атмосфере отсутствовал бы кислород в столь больших количествах. Конечно, кислород способен рождаться во многих химических реакциях, но он непременно связывался бы минералами из горных пород, как это произошло на Марсе. Избыток кислорода в земном воздухе объясняется деятельностью растений. Как известно, зеленые растения активно вбирают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. Этот процесс носит название фотосинтеза. Благодаря фотосинтезу все морские и наземные животные вдоволь обеспечены кислородом для дыхания.

Во-вторых, в земной атмосфере заметны следы метана. Метан – не редкость для космоса, он встречается на многих планетах и их лунах. Однако на тех небесных телах нет столько свободного кислорода. Между тем для планеты с кислородной атмосферой метан должен представлять большую редкость. Этот газ состоит из углерода и водорода, которые в земных условиях легко связываются кислородом с образованием углекислого газа и воды. Почему же весь земной метан еще не превратился в углекислый газ и воду? Потому что у нас встречаются болотные бактерии: они-то и поставляют в атмосферу все новые и новые порции метана – совсем немного, но этого хватает, чтобы он не израсходовался полностью.

В-третьих, вода. Животные и растения по меньшей мере на 60–70 % состоят из воды, без которой не могут обходиться. Вода – это источник жизни. На планете, где нет дождей, рек и океанов, невозможно и существование каких-либо организмов. Кроме того, водяной пар помогает воздуху удерживать тепло, полученное от Солнца, что спасает Землю от остывания. То есть следы водяных паров непременно должны присутствовать в спектре обитаемой планеты.

И вместе с тем атмосфера не должна быть насыщена избыточной влагой. Если в спектре удастся обнаружить избыток воды, то это будет свидетельствовать всего лишь об открытии молодой вулканической планеты, атмосфера которой заполнена водяным паром. В верхних слоях такой атмосферы непременно окажется много кислорода, который будет образовываться из-за разрушения водяных молекул невидимым ультрафиолетовым излучением звезды. Таким образом, создастся иллюзия обитаемого мира, и только избыточность влаги будет указывать на вероятную необитаемость планеты.

В честь кого это назвали?

Кеплеровская скорость. Названа в честь Иоганна Кеплера (1571–1630), великого немецкого астронома, открывшего законы движения планет.

Метод Доплера. Назван в честь Кристиана Доплера (1803–1853), австрийского физика и астронома, обнаружившего особые изменения в лучах от движущихся светил.

Пояс Койпера. Назван в честь Джерарда Койпера (1905–1973), американского астронома, голландца по происхождению, предсказавшего существование ТНО.