Два десятилетия назад астрономы обнаружили первую планету, вращающуюся вокруг такой звезды, как наше Солнце, гигантский мир, который находится на расстоянии около 50 световых лет. Это открытие открыло шлюз, и сегодня ученые определили более 1800 внесолнечных планет - или экзопланет - в различных формах, размерах и композициях. Большие вопросы сейчас заключаются в том, насколько обычные планеты, подобные нашей, могут быть в нашей галактике, и сколько миров, таких как Земля, имеют нужные вещества для жизни.
Связанный контент
- В редком соединении планета, похожая на Венеру, была найдена вокруг «провальной звезды»
- Вот как астрономы на самом деле находят планеты в других солнечных системах
- Вероятно, существует гораздо больше похожих на Землю экзопланет, чем мы себе представляли
Выяснение лучших мест для поиска часто включает в себя поиск экзопланет, которые, по-видимому, имеют такой же каменистый состав, что и Земля, и которые находятся на орбите достаточно далеко от своих звезд, чтобы иметь жидкую воду на их поверхности. Теперь две команды в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики (CfA) усовершенствовали охоту, рассчитав размеры и массы миров, которые, скорее всего, будут дружелюбны к жизни.
Поддерживая эту теоретическую работу, астрономы также объявили на этой неделе, что 12 миров, обнаруженных космическим телескопом НАСА Кеплер, - это, скорее всего, маленькие планеты, родственные Земле, которые вращаются вокруг обитаемой зоны, область вокруг звезды, которая как раз подходит для воды, и, возможно, для жизни. Работа удваивает количество известных миров размером с Землю, которые могут быть обитаемыми.
«У нас пока нет точного двойника Земли, но мы начинаем заполнять население планет, находящихся по соседству», - говорит ученый из Кеплера Дуглас Колдуэлл из Института SETI. Колдуэлл представил анализ группы из 12 планет сегодня на 225-м заседании Американского астрономического общества в Сиэтле.
Технически, только 11 из дюжины миров были проверены с тем же уровнем достоверности, что и другие подтвержденные планеты Кеплера. Двенадцатый мир по-прежнему считается планетой-кандидатом, хотя Колдуэлл говорит, что уверенность команды в том, что она реальна, все еще очень высока. Из 11 подтвержденных планет две наименьшие особенно интересны в охоте на близнецов Земли. Kepler-438b всего в 1, 12 раза больше Земли, в то время как Kepler-442b в 1, 33 раза больше Земли.
Это означает, что обе планеты, скорее всего, будут каменистыми мирами с таким же химическим составом, что и Земля, согласно отдельному исследованию, проведенному Кортни Дрессинг от CfA. В нашей солнечной системе планеты либо маленькие и каменистые, как Земля и Марс, либо большие и газообразные, как Юпитер и Нептун. К большому удивлению астрономов, множество экзопланет, найденных до сих пор, являются странными объектами, которые находятся между размерами Земли и Нептуна. Мы еще не можем видеть эти экзопланеты напрямую - астрономы нашли их, отыскивая небольшое падение в свете звезд, когда орбитальные планеты проходят перед или проходят через их звезды-хозяева. Без более подробного обзора ученые не были уверены, какие «супер-земли» действительно каменистые, а какие больше похожи на ледяные мини-нептуны.
«Часть проблемы с выяснением, являются ли суперземли каменистыми или газообразными, заключается в том, что у нас нет примеров в собственной солнечной системе», - говорит Колдуэлл. Чтобы получить ответ, астрономы должны определить размер и массу планеты и рассчитать ее плотность, что дает представление о ее составе. Таким образом, Dressing и ее команда обратились к телескопу на Канарских островах, который оснащен прибором для измерения массы планет с высокой точностью. Они использовали его, чтобы изучить несколько известных планет и наметить связь между размером и массой.
Они обнаружили, что миры меньшего размера, в 1, 6 раза превышающие размеры Земли, имеют массу, подходящую для того, чтобы планета была каменистой. Более того, большинство малых исследованных экзопланет имели правильную плотность, чтобы иметь примерно те же ингредиенты, что и Земля: смесь кремния, железа, кислорода, магния с незначительными количествами других металлов. Большие миры, как правило, гораздо менее плотны, то есть они должны быть в основном водородом или другими газами.
«Наша солнечная система не так уникальна, как мы могли подумать», - говорится в заявлении Дрессинга. «Похоже, что скалистые экзопланеты используют одни и те же основные ингредиенты».
Другим главным фактором является то, что жизнь, как мы знаем, зависит от больших масс жидкой воды. На Земле вода покрывает примерно 70 процентов поверхности планеты. Но недавние работы показывают, что он также движется через внутреннюю часть планеты, так как он движется под землей тектоникой плит, улавливается минералами и извергается вулканами. Исследователи теперь считают, что этот водный процесс переработки имеет решающее значение для поддержания стабильности океанов на планетарных поверхностях.
Лаура Шефер и Димитар Саселов из CfA использовали компьютерные модели, чтобы увидеть, насколько хорошо экзопланеты в 1, 5 раза больше Земли могут устанавливать и поддерживать тектонику плит. Они варьировали массы своих возможных миров, увеличиваясь в пять раз по сравнению с массой Земли. Результаты показывают, что суперземли в два-четыре раза больше массы Земли лучше всего построят стабильные океаны. Они утверждают, что моря в этих мирах будут длиться не менее 10 миллиардов лет.
Но их модель также показала, что более массивные миры имеют более толстые корки, что задерживает начало вулканической активности и, следовательно, образование океана на поверхности. Они подсчитали, что пройдет около миллиарда лет после того, как такая огромная планета сформируется для развития океана. Если предположить, что эволюция движется с той же скоростью, что и на Земле, лучшим вариантом для поиска планеты с жизнью может быть супер-Земля, которой не менее 5, 5 миллиардов лет, говорит команда.
Новые планеты размером с Землю, найденные кеплеровскими звездами на орбите, относительно молоды. И пока ученые не уверены в массе этих планет. Но просто наличие в каталоге большего количества планет, которые, по крайней мере, являются кузенами Земли, помогает астрономам ответить на вопрос, насколько распространены потенциально обитаемые миры в нашей галактике.
«Каждый хочет первым найти и объявить двойника Земли, но с научной точки зрения это не будет самой важной вещью, исходящей от Кеплера», - говорит Колдуэлл. «С суперземлями мы видим класс планет, о котором мы не знали раньше, поэтому, видя, как они сформировались и насколько они отличаются от Земли, можно улучшить наши модели того, как образуются все планеты. Как вода попала на Земля, и когда в процессе формирования она попала сюда? Находя похожие системы в системах в другом возрасте, мы надеемся получить лучшее представление по этому вопросу ".
Примечание редактора: эта история была обновлена, чтобы исправить дату появления первой экзопланеты вокруг солнечной звезды; это открытие было сделано два десятилетия назад, в 1995 году.
