У красного карлика Проксима Центавра, относящегося к звёздной системе Альфа Центавра и находящегося на расстоянии в 4,25 световых лет от нас, обнаружена планета Проксима Центавра b, причём на ней могут существовать жидкая вода и другие условия для поддержания жизни. Из 3,5 тысяч экзопланет, которые были открыты вне Солнечной системы с 1995 года, она является самой близкой к Земле.
Её масса близка к земной, в то время как её год в десятки раз короче. Несмотря на то, что от звезды её отделяет всего несколько миллионов километров, она потенциально пригодна для существования жизни. Об открытии сообщалось на пресс-конференции Европейской южной обсерватории в августе 2016 года в Германии.
Планета была обнаружена методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS Европейской южной обсерватории. Крупное тело, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её своей гравитацией - светило то слегка ускоряется в сторону земного наблюдателя, то, напротив, удаляется от него. При этом в доходящем до астрономов излучении звезды наблюдается доплеровское смещение спектра, разное для моментов приближения и удаления. Определяя период таких колебаний звезды, астрономы узнают периодичность вращения и минимальную массу тела, влияющего на неё своей гравитацией.
Для планеты Проксима Центавра b период вращения вокруг звезды (год) равен 11,2 суток, а минимальная масса - 1,3 земных. Год в 11,2 суток означает, что планета находится ближе к центру зоны обитаемости. Это возможно потому, что Проксима Центавра - красный карлик, светимость которого в 60 раз меньше солнечной. Поэтому потенциально обитаемыми там являются все планеты с годом, длящимся от 4 до 15 земных суток.
Проксима - красный карлик с температурой поверхности в 3 000 кельвин (вдвое меньше, чем у Солнца), поэтому планеты в её зоне обитаемости находятся очень близко к ней. Проксима Центавра b лежит всего в 7 миллионах километров от звезды. Из-за этого гравитация светила давно добилась приливного захвата - состояния, при котором вращение планеты и звезды синхронизировано гравитационным взаимодействием (как в паре Луна - Земля).
Это значит, что планета всё время обращена к светилу одной и той же стороной, где царит вечный день. В другом полушарии, соответственно, наблюдается вечная ночь. На границе освещённой и неосвещённой зон планеты господствует столь же вечный восход и закат. Ранее ряд исследователей высказали сомнения в возможности существования сложной жизни в таких необычных по нашим меркам условиях.
Другие статьи по теме:
В августе этого года ученые, едва сдерживая слезы радости, объявили об открытии землеподобной планеты Проксима b , расположенной в ближайшей к нам звездной системе. Изучив все собранные о ней сведения, ученые пришли к выводу, что планета может иметь подходящую для дыхания атмосферу и даже, возможно, имеет участки, покрытые водой.
Предполагаемый пейзаж на Проксиме b
Результаты же последнего исследования этого мира предлагают нам сразу и хорошие, и плохие новости. Плохие новости заключаются в том, что планета, вероятнее всего, испытывает частые вспышки «массового вымирания», которые вызываются активностью ее родной звезды. Хорошие же новости заключаются в том, что, несмотря на это, компьютерные симуляционные модели показывают, что планета по-прежнему может поддерживать жизнь.
В рамках компьютерных симуляций ученые выяснили, что если Проксима b на самом деле обладает атмосферой или магнитным полем, аналогичным земным, то жизнь на ее поверхности действительно будет возможна. Однако, если этих защитных барьеров планета не имеет, все живое, если оно там, конечно, было, скорее всего, уже давно вымерло.
Сделаем шаг назад и разберемся в том, что представляет из себя планета Проксима b. Во-первых, очень большой интерес она вызывает тем, что это ближайший к Земле кандидат на звание землеподобной планеты. Она расположена всего в 4,25 световых года, или 40 триллионах километрах, от нас.
Конечно же, на первый взгляд цифра, напротив, может показаться как раз очень большой, однако раньше звание ближайшей к нам землеподобной планеты принадлежало объекту, расположенному в 14 световых годах. Разумеется, на данный момент планета находится за гранью возможностей наших нынешних технологий космических путешествий, однако в перспективе эта планета наверняка станет первой в списке планет за пределами Солнечной системы, которую ученые захотят посетить.
На самом деле, нанести визит планете в 2060 году собрался российский миллиардер Юрий Мильнер. Не сам, конечно, а с помощью крошечного беспилотного космического аппарата на лазерной тяге.
Во-вторых, Проксима b находится в так называемой зоне Златовласки. Это означает, что планета расположена к своей звезде достаточно близко, чтобы поддерживать воду в жидкой форме, и в то же время достаточно далеко, чтобы эта вода на ней вообще сохранилась. На фоне именно этого аспекта исследователи первоначально предположили, что планета может быть обитаемой.
В-третьих, радиус планеты примерно всего в 1,3 раза больше Земли, а сама она находится на орбите возле красного карлика Проксимы Центавра, являющегося частью звездной системы Альфы Центавра. Орбитальный период Проксимы b составляет 11,2 земных суток.
Ввиду слабой светимости родной звезды планета получает как раз такое количество тепла, чтобы вода на её поверхности могла существовать в виде жидкости и не замерзать в вечные льды. Предварительные подсчеты говорят о том, что температура на ее поверхности составляет -40 градусов Цельсия.
Казалось бы, почти идеальный зимний курорт. Однако есть одна большая проблема. Согласно новому исследованию, этот мир может сталкиваться с регулярными событиями, которые на той же Земле могли бы привести к массовому вымиранию. Виной тому является родная звезда, плюющая время от времени вспышками, уничтожающими все живое.
Другими словами, планета часто подвергается воздействию солнечных штормов, аналогичных тем, что испытывает Земля. Однако Земля обладает магнитосферой и плотной атмосферой, которые защищают ее от губительной радиации Солнца. Что же касается Проксимы b, у ученых пока не имеется убедительных доказательств того, что планета обладает такими же «защитными экранами».
С момента обнаружения Проксимы b астробиолог Димитра Атри из Института космических наук Блю Марбл в Сиэтле провел несколько компьютерных симуляций, чтобы выяснить, насколько часто происходят вспышки родной звезды и в каком случае жизнь на этой планете (если бы она там была) могла бы сохранить свое существование в рамках этих вспышек.
Результаты его работы показывают, что Проксима b действительно могла бы быть обитаемой, но все в первую очередь зависело бы от ее атмосферы.
«Я бы сказал, что слишком преждевременно называть Проксиму b обитаемой. Есть множество факторов, только с учетом которых можно было бы ответить на вопрос о том, способна ли эта планета поддерживать биосферу. Новые наблюдения и анализ помогут прояснить эту ситуацию», — говорит Атри.
Для того чтобы выяснить, в каких случаях жизнь на этой планете могла бы выжить, Атри принял во внимание тип и размер всех известных нам звездных вспышек во Вселенной; подобрал разные параметры плотности атмосферы планеты, а также разные показатели силы ее магнитного поля - ключевого компонента экранирования и защиты планеты от солнечного ветра.
Его расчеты показали, что все, что необходимо Проксиме b для того, чтобы считаться обитаемой, - это наличие атмосферы и магнитного поля, аналогичных земным.
С другой стороны, расчеты также показали, что при наличии тонкой, разряженной атмосферы и полном отсутствии магнитного поля планету не следует рассматривать в качестве многообещающего места для жизни.
До тех пор, пока мы не получим возможность изучить планету более детально — будь то лично или с помощью более продвинутых телескопов, — мы не сможем точно ответить на вопросы о том, какими на самом деле характеристиками она обладает. Однако Атри уточняет, что далеко не все симуляционные модели были проверены.
Если бы на планете находились устойчивые к суровым условиям микробы, то это была бы совсем другая история. И следующее, что собирается проверить Атри, является именно это. По крайней мере хотя бы в рамках компьютерных симуляций.
«Одним из важнейших аспектов при проведении этого исследования являлось предположение о том, что планета уже имеет мощное магнитное поле и плотный атмосферный экран. При реальном наличии этих особенностей у планеты, даже самые мощные звездные вспышки не нанесут серьезного вреда даже самой примитивной биосфере», — отмечает Атри.
Расположенная ближе всего к нашей Солнечной системе экзопланета, обращающаяся вокруг звезды Проксима Центавра всего в 4,2 световых годах от Солнца, как подтверждают результаты всестороннего компьютерного моделирования, является пригодной для жизни. Такие выводы позволили сделать новейшие расчеты моделей, сделанные на основе уже известных о планете Проксима b данных.
Художественное представление планеты Проксима b на фоне ее звезды Проксима Центавра и ее звезд-спутников Альфа Центавра А и В. Copyright: ESO/M. Kornmesser
Команда исследователей под руководством Энтони Дель Генио из Годдардовского института космических исследований NASA написала в новом номере журнала Astrobiology, основываясь на оценках компьютерных моделей, которые используются для моделирования изменения климата на Земле, но уже с данными, известными о Проксима Центавра b.
Результаты моделирования показывают, что Проксима b даже при различных сценариях может иметь на своей поверхности большие объемы жидкой воды, по причине чего вероятность наличия жизни на этой планете значительно возрастает. «Ключевым результатом нашего комплексного моделирования является то, что вероятность пригодности планеты для существования жизни действительно чрезвычайно велика», - говорит Дель Генио.
Сама Проксима Центавра представляет собой прохладную красную карликовую звезду, расположенную на расстоянии 4,2 световых лет от Солнца. И хотя располагается она к нашей Солнечной системе столь близко, астрономы пока слишком мало знают об окружающей этого красного карлика системе. И даже первая, и до сих пор единственная известная планета этой звезды (Проксима Центавра b), была открыта только в 2016 году. Проксима b в 1,3 раза превышает размеры Земли, а один оборот вокруг своей звезды она совершает всего за 11 суток.
«Мы предполагаем, что планета обладает атмосферой и океанами на поверхности, при этом она обращается вокруг своего светила в пределах его зоны жизни», - говорят исследователи. - «Благодаря этому, планета получает достаточно света, чтобы температуры у поверхности поддерживались выше точки замерзания воды». Но так как планета обращается вокруг своей звезды на достаточно близком расстоянии, нельзя исключать, что между ними существует такая же связь, как у Земли с Луной, то есть планета остается постоянно повернутой к звезде только одной стороной.
В то время, как более ранние модели предполагали, что нагревается только повернутая к звезде сторона планеты, а на обратной ее стороны океаны замерзают, Дель Генио тоже не стал исключать возможность такой оттаявшей в форме глазного яблока, повернутой к звезде гемисферы, пригодной для жизни - так называемой «планеты-глазного яблока».
Так художник видит «планету-глазное яблоко». Copyright: NASA/JPL-Caltech
Комплексность нового моделирования превзошла все предыдущие расчеты моделей, и в них были включены также данные динамики циркуляции океана и атмосферы, благодаря которой происходит глобальное распределение тепла.
При таком положении вещей, вполне можно допустить, что хотя отвернутая от светила сторона никогда не видит «солнечных лучей», но вдоль экватора вокруг всей планеты тянется полоса жидкой воды. Нечто подобное наблюдается и на нашей Земле, где благодаря Гольфстриму на Восточном побережье США всегда значительно теплее, чем это могло быть без этого теплого течения из тропиков.
В общей сложности ученые группы Дель Генио тщательно проверили 18 потенциальных планетарных сценариев, где рассматривались варианты с эффектами больших континентов, тонкой атмосферы, различных атмосферных составов и даже воздействие различных концентраций соли в предполагаемом океане.
И почти все эти варианты показали, что, как минимум, части этой планеты должны оставаться достаточно теплыми для того, чтобы на поверхности сохранялась жидкая вода и океаны. «Чем больше поверхность потенциально жидкой воды, тем большей видится и вероятность, что с помощью телескопов будущих поколений мы сможем разглядеть там и жизнь», - помечтал напоследок Дель Генио.
Похожую на Землю планету на орбите ближайшей к нам звезды, Проксима Центавра. Планета называется Проксима b (название экзопланет складываются из названия их звезды и уникального буквенного номера), ее размеры примерно соответствуют размерам Земли, а орбита позволяет предположить, что на планете есть жидкая вода. Многие ученые были взволнованы перспективой существования потенциально пригодной для жизни планеты, находящейся не так уж далеко от нашей, и даже вынашивали планы отправить туда исследовательский зонд. Однако более пристальный взгляд показал, что прогнозы астрономов могут быть излишне оптимистичными, и для колонизации Проксима b не подходит.
Обитаемую зону любой звезды можно кратко описать как область, в которой температурные и прочие климатические условия позволяют воде существовать в жидком состоянии. Если планета слишком близко к звезде, как например Венера, то она перегревается. Если слишком далеко — то заледенеет, как это произошло с Марсом. Проксима b расположена прямо в середине обитаемой зоны своей звезды, а потому и стала главным кандидатом на наличие потенциальной жизни или пригодных для человека условий.
Но жидкая вода, разумеется, далеко не единственный ингредиент, необходимый для жизни, а потому «обитаемость» зоны может быть под вопросом. Команда ученых НАСА внимательно исследовала аналогичные планеты, вращающиеся вокруг маленьких красных карликовых звезд и обнаружила, что интенсивные звездные вспышки и выбросы корональной массы могут уменьшить, а то и вовсе устранить обитаемую зону.
Долгое время астрономы полагали, что такая солнечная активность является исключительной прерогативой крупных звезд, однако Проксима Центавра несколько месяцев назад дала понять, что выбросы горячей плазмы на ней совсем не редкость. Поскольку сама звезда намного меньше Солнца, обитаемая зона на ней еще ближе, а потому выбросы плазмы являются прямой угрозой для любой жизни на планете. Если на Проксима b нет сильного магнитного поля, то интенсивные солнечные вспышки и плазменные бури разрушат большую часть атмосферы. Это означает, что водород, кислород и азот попросту улетучатся в космос, что сделает сохранение воды и наличие белковой жизни на ней практически невозможным.
Важно отметить, что сила солнечных бурь зависит от возраста звезды. Звезды особенно агрессивны по молодости, но с возрастом остепеняются и куда реже выбрасывают из себя плазму. Если планет сформировалась на позднем этапе жизни звезды, то она, скорее всего, в относительной безопасности. Однако если она возникла, когда звезда была еще молодой, то атмосфера, если она и была, вероятно уже давно рассеялась.
Для человечества это не самые радостные известия. Как известно, Проксима Центавра еще молода, а это значит, что ближайшие к ней планеты постоянно подвергаются бомбардировке солнечным веществом и излучением. Ученые НАСА пришли к выводу, что, если на Проксима b и осталась атмосфера, она исчезнет довольно быстро, а потому маловероятно, что планета сможет поддерживать белковую жизнь.