Песах Амнуэль: Далекие сестры Земли

Наблюдательных данных о кандидатах в экзопланеты накопилось так много, что специалисты не успевают их быстро обработать. Они подключают к этой работе любителей (проект «Planet Hunters»), которые, пользуясь информацией, опубликованной в интернете, обнаружили несколько десятков «упущенных» специалистами экзопланет.

У каждой экзопланеты свои особенности, каждая даёт новые знания о физике планет, помогает строить и проверять теории происхождения и эволюции планетных систем. Учёных, не говоря уже просто о читателях, конечно, интересует вопрос, есть ли на экзопланетах жизнь и, возможно, разум. Чтобы найти ответ, нужно сначала определить, какие планеты (не только вне Солнечной системы, но и «у нас дома») пригодны для появления жизни, похожей на земную. Ведь только о земной жизни мы знаем, как она устроена, какие признаки отличают Землю от, скажем, Плутона, где жизнь возникнуть не могла.

Самое главное: экзопланета должна иметь массу, близкую к массе Земли, располагаться примерно на таком же расстоянии от своей звезды, как Земля от Солнца, и температура на её поверхности должна быть в пределах, допустимых для жизни. Иными словами, чтобы вода могла существовать в жидком состоянии, потому что без воды жизнь земного типа невозможна.

В каждой планетной системе можно выделить область, которую называют зоной жизни (habitable zone). В Солнечной системе внутренняя граница этой зоны находится вблизи орбиты Венеры, а внешняя — в районе орбиты Марса. На Венере слишком жарко и вода закипает. Дальше Марса слишком холодно и вода замерзает. В других планетных системах расположение зон жизни может быть иным. Если звезда менее массивна, чем Солнце, и излучает меньше энергии, то зона жизни ближе к звезде. Если звезда массивная и излучает много энергии, зона жизни, естественно, отодвигается от неё на более далёкое расстояние.

Первые экзопланеты, расположенные в пределах зоны жизни, открыли в 2012 году. Сейчас их известно больше десятка. Но говорить о том, что на них есть жизнь, пока слишком рано. Нужно прежде всего выяснить, соответствует ли эта планета критериям, которые называются биомаркерами. Биомаркеров минимум пять. Мало сказать, что, если планета находится в зоне жизни, на ней может быть вода. Нужно действительно обнаружить воду в атмосфере или на поверхности планеты. Не исключено, конечно, что вода есть где-то в её недрах, но такая вода вряд ли поможет зарождению жизни.

Другие необходимые биомаркеры: наличие кислорода, озона, углекислого газа и метана. Определять присутствие этих газов в атмосферах экзопланет учёные пока не могут — нет соответствующей аппаратуры. Обнаружение одного из названных газов ещё не свидетельствует о том, что на планете с высокой долей вероятности существует жизнь. Чтобы утверждать это, необходимо присутствие всех четырёх газов и воды. К тому же масса планеты должна быть близка к массе Земли.

Ни одной экзопланеты, отвечающей всем перечисленным критериям, пока не обнаружено. Конечно, это не означает, что их нет. Наверняка есть, и в будущем, когда позволит техника, такие экзопланеты можно будет увидеть и вести за ними наблюдение. По предварительным оценкам, в Галактике, возможно, существуют миллионы звёздных систем с землеподобными планетами, отвечающими всем перечисленным критериям. Миллионы!

Возможно, жизнь, хотя бы в зачаточном состоянии, существует не на экзопланетах, а на их больших спутниках. Сегодня искать спутники экзопланет — почти невыполнимая задача (и всё-таки поиски уже ведутся!), но в будущем и такие наблюдения станут обычным делом. Во всяком случае наши знания о спутниках планет Солнечной системы вселяют оптимизм.

Нам известно, что поверхность Ганимеда, Европы и Каллисто — спутников Юпитера — покрыта многокилометровой толщей льда, под которой, не исключено, есть жидкая вода. В атмосфере Титана, спутника Сатурна, присутствует метан, а на поверхности текут метановые реки. По размерам эти спутники не уступают Луне (кстати, вода, возможно, есть и под лунной поверхностью). Можно предположить, что жизнь могла зародиться на них, даже если экзопланета расположена за пределами зоны жизни. Ведь спутник может, например, нагреваться изнутри за счёт действия приливных сил со стороны планеты, если расположен достаточно близко к ней.