Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

В 2010 г. самым обсуждаемым местом в Галактике стала область вокруг красного карлика Глизе 581. Эта маленькая звезда в три раза легче Солнца находится на расстоянии 20 световых лет от нас в созвездии Весы. В ее неярком свете, как считалось, пригрелись шесть планет с массами в диапазоне между массами Земли и Нептуна — своего рода Солнечная система в миниатюре. Но самое интересное, что три из этих миров казались потенциально пригодными для жизни.

Пространство вокруг красных карликов с массами от одной десятой до половины массы Солнца — отличное место для поиска небольших планет. Во-первых, эти тусклые звездные очаги многочисленны: на них приходится три четверти всех звезд в нашей Галактике. Разница в размере между такой звездой и планетой не так велика, что делает более заметными как падения яркости при прохождении планеты по диску звезды, так и изменения лучевой скорости звезды и тем самым облегчает фиксацию этих явлений. Наконец, из-за низкой светимости зона умеренных температур в планетных системах вокруг таких звезд находится намного ближе к светилу. Благодаря такой близости повышается вероятность прохождения по диску звезды планеты, находящейся в пределах зоны умеренных температур, поскольку избежать этого сможет только планета с очень большим значением наклонения орбиты. Кроме того, короткая орбита означает короткий год. То есть прохождения должны случаться часто, увеличивая шансы на успех при поиске планеты. Таким образом, в планетных системах в окрестностях красных карликов проще всего найти миры с твердой поверхностью в зоне умеренных температур.

В период с 2005 по 2010 г. с помощью метода лучевых скоростей на орбитах вокруг Глизе 581 было найдено шесть планет. Первой, как и можно было предположить, была обнаружена самая тяжелая планета с самой короткой орбитой — Глизе 581 b, представляющая собой мир размером с Нептун с массой почти в 16 масс Земли и периодом обращения чуть больше пяти суток. Следующие две обнаруженные планеты оказались суперземлями — Глизе 581 c и Глизе 581 d. Их массы равны 5,5–6 массам Земли, а периоды обращения составляют 13 и 67 суток соответственно. Затем была найдена планета, масса которой превышает земную всего в два раза. Глизе 581 e движется вокруг звезды по еще более короткой орбите, чем три ее планетных сестры: ее период обращения составляет всего лишь 3,1 дня. Наконец, были обнаружены еще две суперземли, которые находятся несколько дальше. Одна из них, Глизе 581 f, имеет массу, равную 7 массам Земли, и период обращения 433 суток, вторая, Глизе 581 g, весит как 4 Земли и совершает полный оборот вокруг звезды за один месяц.

За исключением самой дальней суперземли — Глизе 581 f, все планеты обращаются намного ближе к своей звезде, чем любая из планет в Солнечной системе. Но светимость красного карлика настолько низка, что даже на таком расстоянии она вряд ли способна превратить планету в выжженный мир. Поэтому зона умеренных температур, то есть пространство, где вода могла бы сохраняться в жидкой форме на землеподобной планете, там находится не в районе 1 а.е., а между 0,09 а.е. и 0,23 а.е., что соответствует круговым орбитам продолжительностью 18–72 суток. Это означает, что планеты Глизе 581 d и Глизе 581 g находятся внутри зоны умеренных температур, тогда как Глизе 581 c не хватает совсем чуть-чуть до внутренней границы диапазона. Похожи ли эти миры на Землю настолько, чтобы их поверхность омывалась водами океана?

В момент ее открытия в 2007 г. Глизе 581 c была экзопланетой с самой маленькой массой за всю историю наблюдений. Хотя орбита ее пролегает практически по внутренней границе зоны умеренных температур, среди астрономов нашлись оптимисты, которые предположили, что планета может быть укрыта слоем отражающих облаков, защищающим ее от чрезмерного нагрева. Согласно расчетам, чтобы средняя температура на поверхности Глизе 581 c, которая по всем остальным параметрам похожа на Землю, не поднималась выше 20 °C, в ее текущем местоположении защитный слой должен отражать 50% излучения звезды. Если Земля отражает всего лишь около 30% солнечного света, облака на Венере не пропускают 64% добравшихся до них лучей. Поэтому цифра 50% не показалась исследователям чем-то невозможным, что позволило им провозгласить Глизе 581 c в статье об ее открытии «самой похожей на Землю из всех известных экзопланет». Это было смелое заявление, но может ли горстка облаков делать Глизе 581 c серьезным претендентом на статус пригодного для жизни мира? К сожалению, все говорит об обратном.