Ближайшая к Солнцу: что могут найти на суперземле GJ 357 d и почему этот класс планет так интересен ученым

31 июля космический телескоп TESS обнаружил ближайшую к Солнцу суперземлю — GJ 357 d. Астрономический объект расположен на расстоянии 31 светового года от нашей планеты, а предварительный анализ его атмосферы показал наличие в ней воды. Это значит, что суперземля может быть обитаема. Кажется, что гипотезу о наличии жизни на планетах, которые больше Земли, но меньше газовых гигантов, теперь проверить проще, чем когда-либо прежде. «Хайтек» рассказывает, что наука знает о суперземлях, какова вероятность существования на них жизни и почему открытие TESS может продвинуть науку об экзопланетах далеко вперед.

В марте 2009 года НАСА запустило орбитальный телескоп Kepler — охотник за экзопланетами, задачей которого были поиск и классификация их в удаленных звездных системах. Аппарат обнаружил несколько тысяч экзопланет и впервые ответил на вопрос о соотношении тел различного размера во Вселенной.

Миссия показала, что маленькие планеты встречаются гораздо чаще, чем большие. Самым распространенным типом оказались объекты размером немного больше Земли и меньше Нептуна — суперземли.

Оптимистичная обитаемая зона. Диаграмма, показывающая границы обитаемой зоны вокруг звезд и то, как на границы влияют типы звезд

Несмотря на то, что суперземли являются обычным явлением, ни в нашей части Млечного пути, ни в Солнечной системе нет ни одной из них. Поэтому парадоксальным образом самый распространенный класс планет в нашей галактике остается наименее изученным.

Почему суперземли так сложно изучать?

У астрономов есть несколько гипотез относительно строения суперземель. Такие экзопланеты могут быть похожи на Землю с каменистой структурой, атмосферой и жидким ядром. Вероятно, по классификации они находятся ближе к Нептуну, то есть обладают большим ледяным ядром, окруженным оболочкой из водорода и гелия. Или это может быть водный мир — скалистое ядро, окруженное водным покровом. Возможно, у них есть атмосфера, состоящая из водяного пара.

Чтобы определить химический состав планеты, астрономы анализируют звездный свет, который проходит через ее атмосферу. Молекулярные частицы, присутствующие в атмосфере, поглощают свет на определенных длинах волн, а телескопы Hubble и Spitzer способны зафиксировать этот процесс, увидев планету и ее атмосферу на разных длинах волн, и определить, какие химические вещества на ней присутствуют.

Эта техника на сегодняшний день позволила проверить больше трех десятков планет. Ученые, например, установили, что в атмосфере гигантских газовых экзопланет, известных как горячие юпитеры, присутствуют вода, водород и гелий, — а, возможно, также углекислый газ и метан.


Горячие юпитеры

Это класс экзопланет с массой порядка Юпитера, которые проще всего обнаружить — они вращаются вокруг своих звезд на расстоянии всего в 0,05 а. е. и вносят заметные короткопериодические возмущения в движение звезды. Из-за близкого расположения к звезде такие объекты чаще всего нагреты в диапазоне от 730 °C до 1 230 °C, поэтому существование жизни на них не представляется возможным.


Однако с суперземлями ситуация сложнее. Хотя астрономам известно о существовании около сотни объектов этого класса, лишь немногие находятся близко к Земле. На орбите достаточно ярких звезд, чтобы изучить их с помощью существующих телескопов.

Астрономы уже предпринимали попытки?

Да. Первой суперземлей, атмосферу которой исследовали астрономы, была GJ 1214 b в созвездии Змееносца. Прежде чем исследовать атмосферу, ученые выяснили, что астрономическое тело имеет среднюю плотность. Это значит, что она не полностью скалистая, как Земля, а может представлять собой планету-океан или нептуноподобное тело с каменистым ядром, покрытым газовой оболочкой.

Чтобы определить ее строение, исследователи попытались изучить атмосферу GJ 1214 b. Концентрация в ней водорода и гелия свидетельствовала бы о том, что планета больше похожа на Нептун, а воды — о том, что она представляет собой планету-океан.

Суперземля GJ 1214 b

С помощью телескопа Hubble астрономы в течение нескольких лет наблюдали за GJ 1214 b с помощью света, пропущенного через ее атмосферу. Однако каждый раз спектр возвращался без особенностей. Это значит, что в атмосфере суперземли не удалось обнаружить ни водорода, ни воды, ни каких-либо других химических соединений. Исходя из этого, исследователи заключили, что ее атмосфера слишком плотная, чтобы ее можно было исследовать с помощью существующих телескопов.

Спустя несколько лет те же исследователи приступили к изучению суперземли HD 97658 b, расположенной в созвездии Льва. С помощью Hubble астрономы попытались измерить уменьшение света. Важно было сделать это, когда планета проходила перед своей родительской звездой в диапазоне длин волн инфракрасного излучения, чтобы обнаружить небольшие изменения, вызванные водяным паром в атмосфере планеты.

Однако диапазон вновь вернулся без особенностей. Дело в том, что либо ее атмосфера такая же плотная, либо в ней отсутствует водород. Во втором случае атмосфера может быть настолько слабой или компактной, что концентрации водорода и водяного пара в ней очень малы. С существующей чувствительностью телескопов определить их сигнатуры невозможно. Таким образом, предпринятые астрономами попытки определить строение суперземель и установить вероятность, с которой на них может существовать жизнь, не увенчались успехом. Вероятно, большой шаг в этом направлении позволит сделать изучение GJ 357 d — самой близкой к Земле суперземли.

Что известно о новой суперземле?

GJ 357 d открыл телескоп TESS — тело расположено на расстоянии 31 светового года от нашей планеты. Объект вместе с двумя другими планетами — GJ 357 c и GJ 357 d — вращается вокруг красного карлика GJ 357, который в три раза меньше Солнца (желтого карлика).


TESS

Телескоп запущен весной 2018 года вместо обсерватории Kepler. Сейчас запасы топлива на ней заканчиваются, в ближайшее время обсерватория прекратит свою работу. TESS, в отличие от Kepler, наблюдает за разными уголками космоса, а не за одним участком. Он также способен обнаружить не только солнцеподобные объекты, но и яркие звезды. За первые полгода работы телескоп обнаружил 280 кандидатов в экзопланеты, статус шести из них позже был подтвержден.


Звезда в системе холоднее и тусклее Солнца, но суперземля вращается вокруг нее в обитаемой зоне — на расстоянии в одну пятую расстояния от Земли до Солнца. Таким образом, планета получает достаточно тепла, чтобы на ней могла существовать жизнь.

GJ 357 d в шесть раз больше нашей планеты, а ее радиус в два-три раза больше земного. Период вращения суперземли вокруг своей звезды составляет 55,7 дней — год на ней длится в 6,5 раз меньше, чем на Земле.

Ученые создали модель экзопланеты на основе имеющихся данных о ней. Моделирование показало, что вода может существовать на ее поверхности в жидкой форме. Исходя их этого, ученые предполагают, что на планете может существовать и жизнь. Внести ясность в этот вопрос позволит дальнейшее изучение суперземли.


Какова вероятность, что на новой экзопланете может быть жизнь?

Ученые пока не дают никаких прогнозов на этот счет, но близость экзопланеты к Земле позволит изучить ее лучше, чем другие объекты такого класса. Однако стоит понимать, что 31 световой год — это все равно очень далеко.

Например, автоматические межпланетные станции Voyager и Voyager 2, которые являются самыми далекими от Земли искусственными объектами, преодолели около 18 млрд км. Они сейчас находятся за пределами гелиопаузы, но до сих пор внутри Солнечной системы. С 1977 года аппараты преодолели расстояние в 120,3 астрономических единиц, или около 0,0019 световых лет.

Кроме того, относительная близость GJ 357 d не гарантирует, что существующим телескопам хватит чувствительности для изучения ее атмосферы.

Нахождение суперземли в обитаемой зоне красного карлика еще не означает, что на ней существуют живые организмы, растения или бактерии. В начале своего жизненного цикла красные карлики куда ярче и горячее. Даже если изначально на экзопланете и были пригодные для жизни условия, она могла уже слишком нагреться к тому моменту, когда там теоретически могла зародиться жизнь.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Читайте также

Первая полоса
НАСА озвучило «крик» умирающей звезды
Космос
Стартап запускает производство древесины, которая прочнее стали
Наука
Уборка перестает быть мучением: обзор моющего пылесоса Trouver X4 Pro
Кейсы
Посмотрите на парового робота, который ползает и цепляется за ветки
Новости
На Юпитере «моросит дождь» из частиц: «Уэбб» раскрыл детали полярных сияний газового гиганта
Космос
В Сколтехе создали «фонарик» для исследования сосудов изнутри
Наука
Большой взрыв мог быть менее «ярким»: другие источники света нашли на заре Вселенной
Космос
В доме в Помпеях нашли следы попытки жителей спастись от катастрофы
Наука
Простое решение заставляет рой роботов двигаться вместе без ИИ и датчиков
Новости
Вот те Na+: пять плюсов ИБП на натриевых аккумуляторах
Технологии
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос