Trappist-1

«Джеймс Уэбб» измерил температуру каменной экзопланеты в системе TRAPPIST-1

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) впервые измерил температуру дневной стороны каменной экзопланеты в звездной системе TRAPPIST-1. Оказалось, что она составляет примерно 230 °C. При этом у экзопланеты нет значимой атмосферы.

Красный карлик TRAPPIST-1 расположен на расстоянии 41 светового года от Солнца. По звездным меркам, это очень небольшое и холодное светило. Его радиус лишь немного превосходит радиус Юпитера, масса составляет 9% от массы Солнца, а температура поверхности 2 300 °C.

В 2016 – 2017 годах астрономы обнаружили сразу семь каменных экзопланет в системе TRAPPIST-1. С точки зрения своего расположения они характеризуются очень плотной «упакованностью». Орбиты первой и седьмой планеты разделены дистанцией, составляющей всего 6 млн км. Для сравнения, в Солнечной системы этот показатель равен 2,8 млрд км.Но самое интересное в TRAPPIST-1 это то, что орбиты сразу трех ее миров лежат в т. н. зоне обитаемости. Они получают от своей звезды достаточное количество энергии, чтобы при наличии подходящих атмосферных условий на их поверхности могла существовать вода в жидком виде. Все это делает систему TRAPPIST-1 крайне привлекательным объектом для исследований. Неудивительно, что она стала одной из первоочередных целей для JWST.

Целью первых наблюдений JWST стала внутренняя экзопланета TRAPPIST-1b. По размерам и массе она немного больше Земли, ее орбита проходит на расстоянии 1,7 млн км от родительской звезды.

JWST сосредоточился на измерении энергии, выделяемой экзопланетой в виде инфракрасного излучения. Для этого астрономы использовали метод, называемый фотометрией вторичного затмения. JWST измерял изменение яркости системы по мере того, как TRAPPIST-1b проходил за своей звездой. Благодаря высокой чувствительности своих инструментов, которая намного превосходит показатели предшественников, космическая обсерватория сумела рассчитать, сколько именно инфракрасного света испускает дневная сторонаTRAPPIST-1 b. Анализ показал, что этот показатель соответствует средней температуре поверхности в 230 °C.

Кроме того, астрономам удалось исключить наличие у TRAPPIST-1 b плотной атмосферы. Дело в том, что экзопланета постоянно обращена к своей звезде одной и той же стороной. Если бы у нее имелась атмосфера, то она бы осуществляла перераспределение тепла и дневная сторона была бы немного холодней.

Однако JWST не удалось выявить никаких признаков подобного процесса. Анализ результатов пяти отдельных наблюдений говорит о том, что излучение TRAPPIST-1 b почти идеально соответствуют абсолютно черному телу, состоящему из голой породы и лишенному атмосферы. Кроме этого, не было выявлено никаких признаков поглощения света углекислым газом, что тоже свидетельствует о том, что у экзопланеты нет значимой атмосферы.

Обнаружение первой экзопланеты около 30 лет назад стало поистине сенсационным открытием, поставившим точку в споре, существуют ли ещё где-то во Вселенной планеты, подобные вращающимся вокруг Солнца. Однако это же открытие пока что не дало ответа на более глобальный вопрос, а именно — существует ли где-либо, помимо Земли, жизнь?

По современным представлениям учёных, существование жизни в той единственной форме, которую мы знаем — на основании углерода и воды — требует определённых климатических условий на планете-кандидате. В первую очередь — это температура и давление, позволяющие существовать значимым количествам воды в жидком состоянии.

Планета не должна быть расположена ни слишком близко к звезде-хозяйке, ни слишком далеко от неё. Область вокруг звезды, нахождение в которой обеспечивает на планете приемлемые условия, называется зоной обитаемости, или зоной Златовласки. Также важный вклад в температуру планеты и в состав её атмосферы вносит внутреннее тепло. По современным представлениям, одним из главных его источников является распад радиоактивных изотопов урана, тория и калия.

Радиоактивный распад ведёт к расплавлению внутренних частей планеты, что, в свою очередь, вызывает возникновение медленных конвекционных потоков в мантии. Благодаря им течёт активный вулканизм, и атмосфера планеты постоянно обогащается двуокисью углерода и другими газами, способствующими возникновению парникового эффекта. Из-за этого температура атмосферы поддерживается на более высоком уровне. Кроме того, парниковый эффект способствует «сглаживанию» суточных и сезонных колебаний температуры, что также помогает в поддержании приемлемых для жизни условий.

Как показало новое исследование учёных Юго-Западного научно-исследовательского института, содержание радиоактивных элементов в мантии и ядре планеты, наряду с расстоянием от звезды-хозяйки, является решающим фактором формирования благоприятного климата.

Проблема заключается в том, что мы пока что не можем прямо измерить химический состав и характеристики поверхности экзопланет и, тем более, их внутренних слоёв. О составе экзопланет мы можем судить лишь косвенно, анализируя спектр звезды-хозяйки и допуская, что, образованные примерно в одно время из протопланетного облака, звезда и её планеты имеют сходный состав.

Также новое исследование показывает, что для потенциальной внеземной жизни более благоприятны молодые планеты: радиоактивный распад в их недрах ещё не закончился и, как следствие, эти планеты имеют достаточное количество парниковых газов в своей атмосфере. Критическим, по оценкам учёных, является возраст от 2 до 5-6 миллиардов лет, по прошествии которых планеты постепенно превращаются в оледеневшие миры.

К сожалению, среди тех немногих экзопланет, чей возраст удалось установить более-менее точно, лишь малая часть достаточно молоды для поддержания процессов активного выделения парниковых газов вследствие тепла радиоактивного распада.

Обитаемая зона планетной системы TRAPPIST-1 в сравнении с Солнечной системой. Изображение: NASA | JPL-Caltech

Характерным примером, иллюстрирующим новую модель учёных, является звездная система TRAPPIST-1. Являясь домом для семи землеподобных планет, как минимум четыре из которых находятся в обитаемой зоне, эта система, скорее всего, не может служить кандидатом на поиски жизни в силу своего возраста, составляющего 8 миллиардов лет.

Больше знаний исследователям дадут новые инструменты, в частности — телескоп имени Джеймса Уэбба. Благодаря его наблюдениям удастся более точно определить возраст как уже открытых, так и пока неизвестных экзопланет, оценить состав их атмосферы и смоделировать условия на их поверхности. Это позволит проводить более целенаправленные поиски молодых планет — кандидатов на роль Земли 2.0

Источник

Если человек заблудился в дикой местности, у него есть два варианта. Они могут искать цивилизацию, а могут сделать себя легко заметными, разведя костер или написав HELP большими буквами. Для ученых, интересующихся вопросом о существовании разумных инопланетян, варианты примерно такие же.

Более 70 лет астрономы сканируют радио- и оптические сигналы от других цивилизаций в рамках проекта по поиску внеземного разума, называемого SETI. Большинство ученых уверены, что жизнь существует на многих из 300 миллионов потенциально пригодных для жизни миров в галактике Млечный Путь. Астрономы также считают, что существует большая вероятность того, что некоторые формы жизни обладают интеллектом и технологиями. Но никаких сигналов от другой цивилизации никогда не было обнаружено, что является загадкой, которую называют "Великим молчанием".

Хотя SETI уже давно является частью мейнстрима науки, METI, или сообщение о внеземном интеллекте, было менее распространено.

Я профессор астрономии, который много писал о поисках жизни во Вселенной. Я также вхожу в консультативный совет некоммерческой исследовательской организации, которая занимается разработкой посланий для внеземных цивилизаций.

В ближайшие месяцы две группы астрономов собираются отправить в космос послания в попытке связаться с любыми разумными инопланетянами, которые могут быть там и слушать.

Эти попытки похожи на разведение большого костра в лесу и надежду на то, что кто-то вас найдет. Но некоторые люди сомневаются, разумно ли вообще это делать.

История METI

Первые попытки установить контакт с жизнью за пределами Земли были квизотическими посланиями в бутылке.

В 1972 году НАСА запустило космический аппарат "Пионер-10" к Юпитеру с табличкой, на которой были нарисованы мужчина и женщина и символы, показывающие место происхождения аппарата. В 1977 году НАСА прикрепило к космическому аппарату "Вояджер-1" знаменитую золотую пластинку.

Эти аппараты, а также их близнецы - "Пионер-11" и "Вояджер-2" - покинули Солнечную систему. Но в безбрежном космосе вероятность того, что эти или любые другие физические объекты будут найдены, фантастически мала.

Электромагнитное излучение - гораздо более эффективный маяк.

Астрономы передали первое радиосообщение, предназначенное для инопланетян, из обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико в 1974 году. Серия 1 и 0 была разработана для передачи простой информации о человечестве и биологии и была послана в сторону шарового скопления М13. Поскольку М13 находится на расстоянии 25 000 световых лет, не стоит задерживать дыхание в ожидании ответа.

Помимо этих целенаправленных попыток отправить сообщение инопланетянам, в космос уже почти столетие просачиваются нежелательные сигналы от телевизионных и радиопередач. Этот постоянно расширяющийся пузырь земной болтовни уже достиг миллионов звезд. Но есть большая разница между сфокусированным взрывом радиоволн от гигантского телескопа и рассеянной утечкой - слабый сигнал от шоу типа "Я люблю Люси" исчезает под гулом излучения, оставшегося после Большого взрыва, вскоре после того, как он покидает Солнечную систему.

Отправка новых сообщений

Спустя почти полвека после сообщения Аресибо две международные группы астрономов планируют новые попытки инопланетной связи. Одна из них использует новый гигантский радиотелескоп, а другая выбирает новую привлекательную цель.

Одно из этих новых сообщений будет отправлено с крупнейшего в мире радиотелескопа, расположенного в Китае, примерно в 2023 году. Телескоп диаметром 1 640 футов (500 метров) будет излучать серию радиоимпульсов на широкую полосу неба. Эти импульсы похожи на 1 и 0 в цифровой информации.

Сообщение называется "Маяк в Галактике" и включает простые числа и математические операторы, биохимию жизни, человеческие формы, местоположение Земли и метку времени. Команда направляет сообщение к группе из миллионов звезд, расположенных вблизи центра галактики Млечный Путь, на расстоянии от 10 000 до 20 000 световых лет от Земли. Хотя это позволяет максимально увеличить число потенциальных инопланетян, это означает, что пройдут десятки тысяч лет, прежде чем Земля сможет получить ответ.

Другая попытка нацелена только на одну звезду, но с потенциалом гораздо более быстрого ответа. 4 октября 2022 года команда со спутниковой земной станции Goonhilly в Англии направит сообщение к звезде TRAPPIST-1. У этой звезды есть семь планет, три из которых похожи на Землю и находятся в так называемой "зоне Златовласки", что означает, что они могут быть домом для жидкости и, возможно, жизни. TRAPPIST-1 находится всего в 39 световых годах от нас, поэтому разумной жизни может понадобиться всего 78 лет, чтобы получить сообщение, а Земле - ответ.

Этические вопросы

Перспектива контакта с инопланетянами вызывает множество этических вопросов, и METI не является исключением.

Первый из них таков: Кто говорит от имени Земли? В отсутствие каких-либо международных консультаций с общественностью, решения о том, какое послание и куда отправлять, находятся в руках небольшой группы заинтересованных ученых.

Но есть и гораздо более глубокий вопрос. Если вы заблудились в лесу, то найти вас - это, безусловно, хорошо. Когда же речь заходит о том, стоит ли человечеству передавать послание инопланетянам, ответ гораздо менее однозначен.

Перед смертью знаменитый физик Стивен Хокинг открыто говорил об опасности контактов с инопланетянами, обладающими более совершенными технологиями. Он утверждал, что они могут быть злонамеренными и, получив информацию о местоположении Земли, могут уничтожить человечество. Другие не видят дополнительного риска, поскольку действительно развитая цивилизация уже знала бы о нашем существовании. И интерес есть. Российско-израильский миллиардер Юрий Мильнер предложил 1 миллион долларов за лучший проект нового сообщения и эффективный способ его передачи.

На сегодняшний день никакие международные правила не регулируют деятельность METI, поэтому эксперименты будут продолжаться, несмотря на опасения.

Пока что разумные инопланетяне остаются в сфере научной фантастики. Такие книги, как "Проблема трех тел" Цысинь Лю, предлагают мрачные и заставляющие задуматься перспективы того, как может выглядеть успех усилий METI. В этих книгах все заканчивается не очень хорошо для человечества. Если люди когда-нибудь вступят в контакт в реальной жизни, я надеюсь, что инопланетяне прилетят с миром.