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
Вошел как влитой: в России создали легко интегрируемый аналог Microsoft AD
Технологии
Китайский робопес впервые участвовал в пожарно-спасательной операции
Новости
Таинственные космические огни оказались странными остатками взорвавшихся звезд
Космос
Британский стартап показал робота, который манипулирует руками быстрее человека
Новости
Четвертому пациенту пересадили модифицированную почку свиньи
Наука
Посмотрите на цветные облака, которые плывут в небе над марсоходом «Кьюриосити»
Космос
Инженеры MIT напечатали дешевый двигатель для маленьких спутников
Новости
Началась разработка космического двигателя на воде: что о нем известно
Космос
Через Млечный Путь несется пара объектов на гиперскорости: что о них известно
Космос
Названы опасные побочные эффекты использования ИИ для мозга
Наука
НАСА рискуют провалить главную лунную программу и не только
Кейсы
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос
Российские физики создали чрезвычайно вместительную «тару» для водорода
Наука
Внутреннее ядро Земли деформировалось за три десятилетия, считают геологи
Наука
Илон Маск предложил $97,4 млрд за OpenAI, ему выдвинули встречное предложение
Новости
«Росатом» нацелен на практическое применение квантовых технологий
Новости
Ученые предупреждают: риск столкновения самолетов с космическим мусором растет
Космос
В пустыне Ирака нашли 850 артефактов, созданных 1,5 млн лет назад
Наука