Новые данные дают дополнительные аргументы в пользу обитаемости экзопланет Kepler-62f и Kepler-186f. Скорее всего, их ось вращения не испытывает больших колебаний, а это означает стабильный климат. Такие выводы изложены в научной статье , опубликованной в издании Astronomical Journal Юйтун Шань (Yutong Shan) и Гунцзе Ли (Gongjie Li) из Гарвардского университета.

Напомним, что планета Kepler-62f долго оставалась самым близким к Земле по размеру миром в зоне обитаемости (то есть на таком расстоянии от звезды, что на поверхности вода может существовать в жидком состоянии). По диаметру она отличается от Земли лишь на 40%. Она расположена в 1200 световых годах от Земли в созвездии Лебедя. Как видно из названия, Kepler-62f является пятой по счёту открытой планетой звезды Kepler-62. (Напомним, что обозначения b, c и так далее присваиваются мирам в порядке открытия).

Мир Kepler-186f, открытый в 2014 году, потеснил Kepler-62f с первого места. Ещё бы, ведь радиус планеты всего на 10% больше, чем у земного шара. Она тоже находится в зоне обитаемости. По расчётам специалистов, родительская звезда, если наблюдать её с поверхности Kepler-186f в полдень, имеет такую же яркость, как привычное нам закатное солнце. При этом год на ней составляет 130 земных дней. К слову, находится планета в 500 световых годах от Земли в созвездии Лебедя.

Шань и Ли задались целью выяснить, насколько устойчива ось вращения этих планет. Колеблется ли она относительно плоскости орбиты или сохраняет постоянный угол? Если колеблется, то с каким размахом?

На что влияет этот параметр? Напомним, что именно наклон земной оси является причиной смены времён года. Он "виновен" в том, что одна и та же точка земной поверхности в разное время получает разное количество солнечных лучей. Земная ось колеблется с периодом примерно в десять тысяч лет: угол, который она составляет с перпендикуляром к плоскости орбиты, меняется от 22,1 до 24,5 градусов. Как хорошо известно палеоклиматологам, эта периодичность порождает соответствующий цикл .

Есть пример планеты, у которой упомянутый угол меняется очень значительно. Речь идёт о Марсе. И такое непостоянство климата стало одной из причин того, что превратилась в нынешнюю бесплодную пустыню, в которой учёные упорно и пока безуспешно разыскивают хотя бы .

"Марс находится в зоне обитаемости нашей Солнечной системы, но его осевой наклон очень неустойчив: от нуля до 60 градусов, - объясняет Ли в пресс-релизе . - Эта нестабильность, вероятно, способствовала и испарению поверхностных вод".

Почему это случилось с Марсом и не случилось с Землёй? Обе планеты действуют друг на друга своей гравитацией, к тому же на каждую из них влияет ещё Венера. Это вынуждает плоскость их орбит периодически колебаться. И у Марса этот период совпадает с периодом колебания оси вращения. Эти два движения находятся в резонансе , поэтому первое из них увеличивает амплитуду второго.

У Земли же благодаря наличию массивного спутника (Луны) период колебаний оси вращения иной, чем колебаний плоскости орбиты. Два движения не резонируют, и амплитуда первого из них остаётся небольшой.

Художественное изображение планеты Kepler-62f.

Иллюстрация: NASA Ames/SETI Institute/JPL-CalTech

На этой неделе стало известно об обнаружении планеты, схожей по климату и строению с Землей. Немного больше по размеру, несколько холоднее, и находится в нашей галактике на расстоянии 500 световых лет от Земли. Ее диаметр примерно составляет 14 000 километров, что всего на 10% больше Земли. Такое название Кеплер 186f получил по названию орбитального телескопа «Кеплер», при помощи которого планета была обнаружена.

Кеплер 186f лежит в пределах «зоны Златовласки» (зоны жизни) своей звезды. А это значит, что на этой планете может быть вода в жидком виде — основа для жизни.

Исследовать более детально Кеплер 186f затруднительно, так как масса мала, а находится планета слишком близко к своей звезде. Обнаружить ее — уже большая удача.

Кеплер 186f находится в созвездии Лебедя в системе Кеплер186.

Созвездие Лебедя. Astrobobo/Astrobobo

Буква «f» обозначает порядок расположения от звезды, то есть она 5 по счету. На четырех других планетах температура слишком высокая для жизни. А вот последняя, пятая планета, имеет практически идеальные условия, схожие с Землей.

Исследователи полагают, что Кеплер 186f состоит из железа, камня, льда, жидкой воды, но относительные количества могут отличаться от земных.

Один полный оборот вокруг звезды Кеплер 186f делает не за 365 дней, как Земля, а за 130 дней. Кроме того, внешний край обитаемой зоны получает меньше тепла, поэтому, возможно, эта поверхность будет замерзать.

Из-за большей массы Кеплер 186f , вероятно, имеет более плотную атмосферу. Это делает возможность планете поглощать энергию от своей звезды более эффективно, избегая замерзания.

Астрономы не могу сказать точный возраст звезды, но такие карлики, как Кеплер 186, являются самыми долгоживущими звездами во Вселенной. Если Кеплер 186f является обитаемым, жизнь могла бы появиться там миллиарды лет назад.

Тем не менее, такие карлики являются наиболее распространенными типами звезд в галактике. Астрономы надеются, что близнецы Земли многочисленны, и что некоторые из них находятся на достаточно близком расстоянии, чтобы определить температуру, массу и состав атмосферы.

*Воспроизведение видео доступно с русскими субтитрами

Поверхность Kepler 186f в представлении художника.

Планета Kepler 186f, получившая имя в честь открывшего ее космического зонда «Кеплер», имеет 14 тысяч километров в диаметре (это на 10 процентов больше Земли). Ее орбита лежит в «зоне Златовласки» звезды Kepler 186 - там, где не слишком холодно и не слишком жарко, температурные условия планеты допускают существование на ее поверхности жидкой воды. Это означает, что высоки шансы встретить там жизнь.

В прошлом году уже появлялась информация о двух планетах, обнаруженных «Кеплером» в зоне обитаемости, но тогда речь шла о суперземлях, масса которых в несколько раз превышает массу Земли. Гравитация на этих планетах так сильна, что они скорее похожи на Нептун, чем на Землю. Kepler 186f намного меньше и, судя по всему, покрыт скалами, что дает еще больше оснований назвать его второй Землей.

Kepler 186f - первая найденная планета размера Земли в обитаемой зоне, - заявила Элиза Квинтана, работающая в исследовательском центре НАСА в Калифорнии и проекте SETI. - Она нужного размера и находится на нужном расстоянии от звезды, чтобы быть похожей на нашу планету.

Исследователи предполагают, что Kepler 186f состоит из тех же материалов, что и Земля — железа, скал, льда и жидкой воды, хотя пропорции могут отличаться. Сила тяжести на планете близка земной. «Вам гораздо легче представить, что кто-то может прибыть туда и гулять по поверхности», - говорит Стивен Кейн из Университета Сан-Франциско, также принимавший участие в исследовании.

Тем не менее, Kepler 186f не является в буквальном смысле копией Земли. Тамошнее солнце — красный карлик — холоднее, чем наше, а год длится 130 дней. Планета находится на самом краю «зоны Златовласки», так что большая часть ее поверхности, возможно, покрыта слоем мерзлоты.

Вероятно, это двоюродная сестра Земли, а не сестра-близняшка, - говорит доктор Баркли.

С другой стороны, имея большую массу, Kepler 186f наверняка имеет и более плотную атмосферу, которая компенсирует недостаток тепла. Красные карлики излучают большую часть света в инфракрасном диапазоне, который лучше воздействует на лед, более эффективно растапливая его.

Это обеспечивает более эффективное поглощение энергии звезды планетой и предохраняет от замерзания, - считает Виктория Мидоус, астробиолог и астроном из Вашингтонского университета. - Именно поэтому благодаря плотной атмосфере планета считается потенциально обитаемой, хотя она и получает меньше света, чем Марс от Солнца. Интересно, что если планета окажется обитаемой, фотосинтез там будет невозможен.

Kepler 186f получает в шесть раз меньше лучей в видимом спектре чем Земля, но «существует много земных растений, которым этого хватило бы», отметила доктор Мидоус.

Астрономы не могут назвать точный возраст планеты, но красные карлики — самые долгоживущие звезды во Вселенной. У жизни было очень много времени — миллиарды лет - чтобы возникнуть в этой системе. Впрочем, рассуждения о новой планете долго останутся просто размышлениями — она находится слишком далеко (500 световых лет от Земли), чтобы можно было взглянуть на ее поверхность. Астрономы надеются, что с временем похожие планеты будут найдены ближе.

Миссия «Кеплера» закончилась в прошлом году с выходом из строя основного оборудования, но анализ полученных им данных позволил обнаружить уже 962 новые планеты. Для дальнейших исследований остаются еще более 2800 звездных систем обследованных зондом.

Kepler-186f – одна из пяти планет в системе звезды Kepler-186, расположенной в созвездии Лебедя. Эта экзопланета находится в так называемой обитаемой зоне, или зоне жизни, – области в гравитационном поле звезды, благоприятной для существования жидкой воды и близких к земным условий на планетах внутри нее. Она была одной из первых планет, обнаруженных в такой зоне, и тем самым подтвердила предположения о том, что подобные Земле объекты действительно есть во Вселенной.

Краткая характеристика

Экзопланета обращается вокруг красного карлика Kepler-186, находящегося на расстоянии 493 световых лет от Солнечной системы. Это переменная звезда, относящаяся к спектральному классу М1, с температурой немного ниже, чем у Солнца (около 3800 К). По оценкам, зона жизни этой звезды – это промежуток от 0,2 а.е. до 0,4 а.е. Именно в нем и располагается Kepler-186f. Ее положение в этой области подобно положению Марса – ближе к дальнему краю обитаемой зоны. Период обращения этой планеты вокруг своей звезды равен 130 суткам, а большая полуось его орбиты сравнима с полуосью Меркурия и составляет 0,393 а.е.

Радиус планеты близок к земному, но больше его на 13%. Соответственно, он равен примерно 7200 км. Состав Kepler-186f, а также его масса и плотность, точно не известны. Ее масса может различаться в пределах от 0,3 до 3,7 масс Земли в зависимости от веществ, ее составляющих. Минимальная граница соответствует большей доле льда в составе планеты, а максимальная означает, что Kepler-186f – железная планета. Масса в 1,4 массы Земли говорит о составе, похожем на земной.

Возможный состав атмосферы у Kepler-186f пока остается под вопросом. Скорее всего, она не обладает высокой плотностью, а значит, водород и гелий не могут быть основными ее элементами. Красные карлики, к которым относится Kepler-186, очень нестабильны, а в начале своей жизни излучают мощные потоки ультрафиолета, который мог заставить тяжелые водород и гелий рассеяться. Это могло привести к потере значительной части первичной атмосферы планеты и, соответственно, уменьшению плотности.

Открытие

Планета Kepler-186f была открыта 17 апреля 2014 года космическим телескопом «Кеплер». Вместе с ней в системе той же звезды были обнаружены еще четыре планеты примерно одинакового размера, которые находятся вне обитаемой области, слишком близко к звезде.

Вся планетная система обнаружена транзитным методом. Суть его заключается в наблюдении за прохождением планеты на фоне звезды. Блеск звезды падает, что дает возможность сделать предположение о существовании планеты, вращающейся вокруг нее. Таким образом телескоп «Кеплер» за несколько лет открыл множество звезд, наблюдая примерно за 150 тысячами звезд. Тем же способом можно измерить радиус планеты, если известен радиус ее звезды.

Главной особенностью Kepler-186f является, конечно, ее расположение в зоне обитаемости. Тем не менее, данная планета – не полноценный двойник Земли. Она имеет схожий радиус, ее масса соизмерима с земной, однако ее расстояние до звезды больше, чем расстояние от Земли до Солнца. Также неизвестно, есть ли на ней жидкая вода и атмосфера, не установлена температура на поверхности. Кроме того, нахождение в обитаемой зоне еще не означает пригодность планеты к жизни. В нашей Солнечной системе мы видим этому подтверждения. Венера и Марс также попадают в такую зону, но, несмотря на активные поиски учеными признаков жизни на этих планетах, достоверных доказательств тому все еще не обнаружено.

Информация о температуре на Kepler-186f помогла бы астрономам приблизиться к ответу на вопрос о жизнепригодности этой планеты. Однако значение температуры напрямую зависит от состава атмосферы, выяснить который пока не представляется возможным. Только после изучения атмосферы станет понятно, является Kepler-186f планетой земного типа, или же она больше напоминает мертвые Марс и Венеру. А может быть, она не похожа ни на один известный объект Солнечной системы.

В настоящее время одним из условий того, что экзопланета является двойником Земли, считается схожесть звезды, которой принадлежит эта планета, с Солнцем. Как уже отмечалось, Kepler-186f – красный карлик, и вероятность возникновения пригодных для жизни факторов в системах таких звезд достоверно не известна. Обитаемая зона красных карликов невелика, они излучают мало энергии, и ее может быть недостаточно для поддержания на планете пригодных для возникновения жизни условий. Они подвержены частым вспышкам – следовательно, могут захватить свои планеты приливными силами, – и очень изменчивы. Такая нестабильность не способствует возникновению и развитию высокоорганизованных форм жизни. Однако красные карлики составляют значительную долю всех звезд во Вселенной, и если возможность существования в их системах планет, подобных Земле, подтвердится, то это существенно увеличит вероятность наличия внеземной жизни.

объявили об открытии планеты Kepler-186f, которая расположена в созведии Лебедя на расстоянии 492 световых лет от Земли. Эта планета интересна тем, что находится в так называемой «обитаемой зоне» (то есть расположена не слишком далеко от своей звезды и не слишком близко к ней) и при этом имеет размеры, близкие к размерам Земли (по оценкам, её объём отличается от объёма нашей планеты не более чем на 10%). И хотя масса и состав Kepler-186f в настоящее время неизвестны, планеты такого размера с большой долей вероятности имеют аналогичные Земле состав и структуру. Иными словами — перед нами небесное тело, на котором потенциально может возникнуть жизнь.

Существуют две возможности: либо мы одиноки во Вселенной, либо нет. Обе одинаково ужасны.

Артур Кларк

На прошлой неделе учёные из NASA объявили об открытии планеты Kepler-186f, которая расположена в созведии Лебедя на расстоянии 492 световых лет от Земли. Эта планета интересна тем, что находится в так называемой «обитаемой зоне» (то есть расположена не слишком далеко от своей звезды и не слишком близко к ней) и при этом имеет размеры, близкие к размерам Земли (по оценкам, её объём отличается от объёма нашей планеты не более чем на 10%). И хотя масса и состав Kepler-186f в настоящее время неизвестны, планеты такого размера с большой долей вероятности имеют аналогичные Земле состав и структуру. Иными словами - перед нами небесное тело, на котором потенциально может возникнуть жизнь.

Однако мало кто знает о том, что открытие каждой потенциально обитаемой планеты означает, что шансы на выживание человечества в будущем меньше, чем считалось ранее. С чем же это связано?

«Куда все подевались?»

Один из величайших учёных XX века, физик Энрико Ферми, совместно со своим американским коллегой Майклом Хартом сформулировал парадокс, получивший название парадокса Ферми. Ключевые положения парадокса Ферми выглядят следующим образом:

• Солнце - юная звезда. В нашей галактике существуют миллиарды звёзд, каждая из которых на миллиарды лет старше Солнца.
• У некоторых из этих звёзд должны быть планеты земного типа, на которых могут возникнуть внеземные цивилизации.
• Предположительно, некоторые из этих цивилизаций должны открыть космические путешествия - технологию, которую человечество развивает в настоящее время.
• При любой практически оправданной скорости межзвёдных путешествий полная колонизация нашей галактики возможна в течение десятков миллионов лет, что является пренебрежимо малой величиной по сравнению с возрастом галактики.

Согласно парадоксу Ферми, в случае существования внеземной разумной жизни Земля давно уже должна была быть колонизирована или хотя бы посещена представителями других цивилизаций. Однако у нас нет убедительных доказательств подобных событий. Более того, все попытки обнаружить разумную жизнь за пределами нашей планеты пока что потерпели неудачу. В связи с этим, по словам Ферми, возникает один очень важный вопрос: «Куда все подевались?»

Великий фильтр

Теоретические попытки разрешить парадокс Ферми имеют два направления. Первое имеет своей целью показать, что планеты земного типа являются крайне редким явлением в нашей галактике - это так называемая «гипотеза уникальной Земли ».

Вторым направлением, частично пересекающимся с первым, является гипотеза Великого фильтра, выдвинутая Робином Хэнсоном. Согласно этой гипотезе, любая разумная жизнь является неустойчивой и в конце концов погибает из-за внешних причин или самоуничтожается.

Согласно этому направлению мысли, появление межзвёздной цивилизации требует следующих девяти стадий:

1. Возникновение «правильной» звёздной системы с потенциально обитаемыми планетами.
2. Появление на одной из обитаемых планет самовоспроизводящихся молекул (например, РНК).
3. Простая (прокариотическая) одноклеточная жизнь.
4. Сложная одноклеточная жизнь (археи и эукариоты).
5. Половое размножение.
6. Многоклеточная жизнь.
7. Животные со сложной центральной нервной системой, использующие инструменты.
8. Текущее состояние человечества.
9. Колонизация космоса.

Поскольку мы до сих пор не обнаружили признаков существования инопланетных цивилизаций, то очевидно, что одна из этих стадий является маловероятным событием. Если это не один из ранних шагов (то есть тех, которые мы уже прошли), то многие цивилизации должны были достичь уровня развития человечества. Однако поскольку ни одна из внеземных цивилизаций, согласно нашим наблюдениям, не достигла стадии 9, то фильтр ожидает нас в будущем и, следовательно, вероятность успешного достижения последней стадии развития и колонизации космоса человечеством весьма невелика. Хэнсон и его последователи теоретизируют, что в роли Великого фильтра может выступить техногенная катастрофа (например, ядерная война) или недостаток необходимых для развития межзвёздной цивилизации ресурсов - как, скажем, исчерпание планетарных запасов полезных ископаемых.

Впереди или позади?

Нетрудно догадаться, что каждая новая обнаруженная экзопланета, теоретически способная поддерживать жизнь, уменьшает правдоподобность гипотезы уникальной Земли и увеличивает правдоподобность гипотезы Великого фильтра. В этой ситуации главный вопрос звучит следующим образом: прошли ли мы уже через свой «Великий фильтр» или нам только предстоит это испытание?

Этот вопрос на самом деле не так прост, как кажется. С одной стороны, человечество успешно пережило взрывы супервулканов, падение метеоритов, несколько ледниковых периодов, десятки пандемий и две мировые войны. С другой - по историческим меркам мы только вчера обзвелись оружием массового поражения и начали опустошать энергетические запасы нашей планеты (то есть добывать нефть, газ и другие углеводороды в промышленных масштабах), так что нельзя исключать возможность самоуничтожения. Наконец, население Земли в целом растёт пугающими темпами и неизвестно, как долго наша планета сможет кормить всех желающих (так называемая «проблема Святого Матвея »).

Впрочем, неизвестно, способна ли на самом деле планета Kepler-186f поддерживать жизнь. В конце концов, она получает от своей звезды на 70% меньше тепла, чем Земля получает от Солнца; о её составе, структуре и атмосфере мы можем только строить предположения. Наконец, она может вращаться синхронно со своей звездой - в этом случае на планете отсутствует чередование дня и ночи, что существенно ухудшает шансы на возникновение жизни. Но если внеземная жизнь всё-таки возможна, нам стоит серьёзно задуматься о собственном будушем.