Спустя годы тщательных поисков, наблюдений и исследований международная команда ученых обнаружила неопровержимые доказательства существования планеты, вращающейся вокруг ближайшей к солнцу звезды - Проксимы Центавра. Этот красный карлик является частью соседней звездной системы Альфа Центавра. На сегодняшний день эта экзопланета является, пожалуй, одной из самых захватывающих космических находок последнего времени.

Новая экзопланета

Планета называется Проксима Центавра b (сокращенно Проксима b) и, по всей вероятности, только немногим больше Земли. Кроме того, планета находится на таком расстоянии от звезды, чтобы обеспечить идеальную температуру для появления воды на поверхности.

Проксима Центавра - слабая карликовая звезда, находящаяся на расстоянии четырех световых лет от Земли. Несмотря на сравнительно небольшую дистанцию, с поверхности нашей планеты Проксиму нельзя увидеть невооруженным глазом, она слишком мала. Самая ближайшая видимая звезда - Альфа Центавра. Проксима наверняка связана с Альфой (которая является двойной звездой) гравитационным полем.

Поиски новых миров

Как только ученые осознали возможность существования похожих на Землю экзопланет, их телескопы обратились к ближайшей звезде. Новое открытие произошло в результате тщательного исследования данных, собранных Южно-Европейской Обсерваторией на протяжении 14 лет, с 2000 по 2014. Подтверждающие данные были собраны в первой половине 2016 года.

Открытие экзопланеты было сделано с помощью эффекта Доплера, который позволяет с высокой точностью наблюдать лучевую скорость небесного объекта и по ее изменению определять длину волн световых колебаний.

Что мы знаем о новой планете?

Как минимум одна планета, вращающаяся вокруг Проксимы Центавра, существует вне всяких сомнений. Ее солнечный год состоит из одиннадцати дней, потому что расстояние между планетой и звездой не превышает семь миллионов километров - гораздо меньше, чем между Солнцем и Меркурием. Из наблюдений следует, что Проксима b сравнительно небольшого размера, ее минимальная масса составляет 1.27 массы Земли.

По сравнению с пылающей поверхностью Солнца, Проксима Центавра больше похожа на небольшой раскаленный уголек. Например, если бы новая планета находилась на таком же расстоянии от Проксимы, как Земля от Солнца, она была бы полностью замерзшей. Однако температура поверхности Проксимы b может как раз идеально подходить для жизни. Если новая экзопланета в действительности похожа на Землю, то она расположена как раз в правильном месте для существования воды на поверхности.

Возможность существования жизни

Мы знаем, что Проксима b - подходящего размера, находится в подходящем месте и, вероятно, поддерживает подходящую температуру, но достаточно ли этих характеристик для образования жизни на планете? Возможно, но для этого должен идеально совпасть еще ряд других характеристик.

Из-за того, что Проксима b расположена так близко к своей звезде, она, почти точно, вращается синхронно, находясь в приливном захвате. Это значит, что планета повернута к звезде только одной стороной, и ее позиция не меняется. Получается, что на одной половине планеты всегда свет и тепло, а на другой - тьма и холод.

На протяжении многих лет ученые полагали, что подобные условия никак не могут поддерживать жизнь. Темная сторона должна быть настолько холодной, что любая существующая атмосфера просто примерзнет к поверхности, оставив планету без воздуха. Однако более поздние модели предполагают, что и в условиях приливного захвата может сохраниться атмосфера, если она правильного состава и если температура ядра планеты, а также поверхности ее светлой части, достаточна для того, чтобы обеспечить минимальным теплом темную сторону. В таких условиях темная сторона тоже может быть вполне обитаемой.

На сегодня у ученых недостаточно информации, чтобы определить, может ли Проксима b поддерживать жизнь на своей поверхности.

Магнитосфера и звездная активность

Приливной захват - не единственная возможная проблема на пути существования жизни на Проксиме b. Проксима Центавра является активной звездой, и часто на ее поверхности происходят сильные бури, мегавспышки и корональные выбросы массы, которые способны уничтожить любую атмосферу планеты, вращающейся вокруг нее.

Этого не происходит с Землей, даже несмотря на то, что Солнце активнее и больше, чем Проксима Центавра, потому что у нашей планеты сильная магнитосфера, защищающая нас от вредной солнечной активности. Если подобная магнитосфера есть и у новой планеты, то она оснащена своеобразным щитом, защищающим не только атмосферу, но и саму поверхность.

Предполагаемая масса Прксимы b намекает на то, что при похожем на Землю составе,у нее вполне может быть собственное защитное магнитное поле. Возможно, эта планета на самом деле пригодна для обитания.

Конечно, ученым пока слишком мало известно о новой планете, и возможности ее изучения крайне ограничены. Однако с постоянным развитием новых технологий остается надеяться, что совсем скоро мы узнаем больше о возможном близнеце нашей Земли.

Планетологи просчитали все возможные радиусы ближайшего к Земле двойника и предположительный состав ее недр. То, что Проксима b находится близко к светилу, не исключает жизни на ней. Так, если там есть вода, значит, планета не слишком горячая.

На этой планете могут существовать жидкие океаны, и, соответственно, какие-то формы жизни.

Бастьен Брюгге

Ученый-планетолог из Университета Марселя (Франция)

Особенности Проксимы Центавра b

Планета является ближайшим двойником Земли – находится внутри «зоны жизни» у звезды-красного карлика Проксимы Центавра на расстоянии 4 световых лет от нашей планеты. Ее масса в 1,2 раза больше, чем у Земли.

Открыли Проксиму Центавра b специалисты Европейской южной обсерватории 24 августа 2016 года. На существование планеты указал анализ архивных данных о движении Проксимы Центавра.

Звездную систему исследовали в рамках проекта «Бледно-красная точка» методом радиальных скоростей. Наличие объекта на орбите Проксимы Центавра в этом случае подтверждается периодическим смещением допплеровского спектра звезды. Данные, полученные спектрографами HARPS и UVES, позволили группе ученых из Университета Королевы Марии в Лондоне под руководством Гиллема Англада-Эскуде утверждать, что планета существует и она подобна Земле.

Проксима Центавра b вращается вокруг звезды на расстоянии, которое в 20 раз меньше расстояния от Земли до Солнца. На полный оборот планета тратит чуть меньше12 земных дней. Многие планетологи считали, что из-за близости к Проксиме Центавра и агрессивного влияния на ее атмосферу вспышек на поверхности звезды на планете не может существовать жидкого океана, а значит, и жизни.

Однако Брюгге и его коллеги предположили: если радиус планеты составляет 0,9 от земного, то она будет похожа на Меркурий – недра плотные, значительная часть массы – металлическое ядро. Но при этом 0,05% от массы планеты может составлять вода – на Земле ее примерно столько же.

Если же радиус Проксимы Центавра b составляет 1,4 от земного, то ее недра, наоборот, неплотные. Тогда это планета-океан, половина массы которой – вода, другая половина – каменное ядро. В этом случае глубина океана на Проксиме Центавра b составляет около 200 км.

В обоих вариантах атмосфера планеты достаточно тонкая и похожа на земную

Точно установить, есть ли океан на Проксиме Центавра b, можно будет только после получения качественных спектральных данных планеты и всей системы. Пока же ученые не отрицают, что вспышки на звезде и ультрафиолетовое излучение могли испарить большую часть океана.

В августе этого года ученые, едва сдерживая слезы радости, объявили об открытии землеподобной планеты Проксима b , расположенной в ближайшей к нам звездной системе. Изучив все собранные о ней сведения, ученые пришли к выводу, что планета может иметь подходящую для дыхания атмосферу и даже, возможно, имеет участки, покрытые водой.

Предполагаемый пейзаж на Проксиме b

Результаты же последнего исследования этого мира предлагают нам сразу и хорошие, и плохие новости. Плохие новости заключаются в том, что планета, вероятнее всего, испытывает частые вспышки «массового вымирания», которые вызываются активностью ее родной звезды. Хорошие же новости заключаются в том, что, несмотря на это, компьютерные симуляционные модели показывают, что планета по-прежнему может поддерживать жизнь.

В рамках компьютерных симуляций ученые выяснили, что если Проксима b на самом деле обладает атмосферой или магнитным полем, аналогичным земным, то жизнь на ее поверхности действительно будет возможна. Однако, если этих защитных барьеров планета не имеет, все живое, если оно там, конечно, было, скорее всего, уже давно вымерло.

Сделаем шаг назад и разберемся в том, что представляет из себя планета Проксима b. Во-первых, очень большой интерес она вызывает тем, что это ближайший к Земле кандидат на звание землеподобной планеты. Она расположена всего в 4,25 световых года, или 40 триллионах километрах, от нас.

Конечно же, на первый взгляд цифра, напротив, может показаться как раз очень большой, однако раньше звание ближайшей к нам землеподобной планеты принадлежало объекту, расположенному в 14 световых годах. Разумеется, на данный момент планета находится за гранью возможностей наших нынешних технологий космических путешествий, однако в перспективе эта планета наверняка станет первой в списке планет за пределами Солнечной системы, которую ученые захотят посетить.

На самом деле, нанести визит планете в 2060 году собрался российский миллиардер Юрий Мильнер. Не сам, конечно, а с помощью крошечного беспилотного космического аппарата на лазерной тяге.

Во-вторых, Проксима b находится в так называемой зоне Златовласки. Это означает, что планета расположена к своей звезде достаточно близко, чтобы поддерживать воду в жидкой форме, и в то же время достаточно далеко, чтобы эта вода на ней вообще сохранилась. На фоне именно этого аспекта исследователи первоначально предположили, что планета может быть обитаемой.

В-третьих, радиус планеты примерно всего в 1,3 раза больше Земли, а сама она находится на орбите возле красного карлика Проксимы Центавра, являющегося частью звездной системы Альфы Центавра. Орбитальный период Проксимы b составляет 11,2 земных суток.

Ввиду слабой светимости родной звезды планета получает как раз такое количество тепла, чтобы вода на её поверхности могла существовать в виде жидкости и не замерзать в вечные льды. Предварительные подсчеты говорят о том, что температура на ее поверхности составляет -40 градусов Цельсия.

Казалось бы, почти идеальный зимний курорт. Однако есть одна большая проблема. Согласно новому исследованию, этот мир может сталкиваться с регулярными событиями, которые на той же Земле могли бы привести к массовому вымиранию. Виной тому является родная звезда, плюющая время от времени вспышками, уничтожающими все живое.

Другими словами, планета часто подвергается воздействию солнечных штормов, аналогичных тем, что испытывает Земля. Однако Земля обладает магнитосферой и плотной атмосферой, которые защищают ее от губительной радиации Солнца. Что же касается Проксимы b, у ученых пока не имеется убедительных доказательств того, что планета обладает такими же «защитными экранами».

С момента обнаружения Проксимы b астробиолог Димитра Атри из Института космических наук Блю Марбл в Сиэтле провел несколько компьютерных симуляций, чтобы выяснить, насколько часто происходят вспышки родной звезды и в каком случае жизнь на этой планете (если бы она там была) могла бы сохранить свое существование в рамках этих вспышек.

Результаты его работы показывают, что Проксима b действительно могла бы быть обитаемой, но все в первую очередь зависело бы от ее атмосферы.

«Я бы сказал, что слишком преждевременно называть Проксиму b обитаемой. Есть множество факторов, только с учетом которых можно было бы ответить на вопрос о том, способна ли эта планета поддерживать биосферу. Новые наблюдения и анализ помогут прояснить эту ситуацию», — говорит Атри.

Для того чтобы выяснить, в каких случаях жизнь на этой планете могла бы выжить, Атри принял во внимание тип и размер всех известных нам звездных вспышек во Вселенной; подобрал разные параметры плотности атмосферы планеты, а также разные показатели силы ее магнитного поля - ключевого компонента экранирования и защиты планеты от солнечного ветра.

Его расчеты показали, что все, что необходимо Проксиме b для того, чтобы считаться обитаемой, - это наличие атмосферы и магнитного поля, аналогичных земным.

С другой стороны, расчеты также показали, что при наличии тонкой, разряженной атмосферы и полном отсутствии магнитного поля планету не следует рассматривать в качестве многообещающего места для жизни.

До тех пор, пока мы не получим возможность изучить планету более детально — будь то лично или с помощью более продвинутых телескопов, — мы не сможем точно ответить на вопросы о том, какими на самом деле характеристиками она обладает. Однако Атри уточняет, что далеко не все симуляционные модели были проверены.

Если бы на планете находились устойчивые к суровым условиям микробы, то это была бы совсем другая история. И следующее, что собирается проверить Атри, является именно это. По крайней мере хотя бы в рамках компьютерных симуляций.

«Одним из важнейших аспектов при проведении этого исследования являлось предположение о том, что планета уже имеет мощное магнитное поле и плотный атмосферный экран. При реальном наличии этих особенностей у планеты, даже самые мощные звездные вспышки не нанесут серьезного вреда даже самой примитивной биосфере», — отмечает Атри.

Расположенная ближе всего к нашей Солнечной системе экзопланета, обращающаяся вокруг звезды Проксима Центавра всего в 4,2 световых годах от Солнца, как подтверждают результаты всестороннего компьютерного моделирования, является пригодной для жизни. Такие выводы позволили сделать новейшие расчеты моделей, сделанные на основе уже известных о планете Проксима b данных.

Художественное представление планеты Проксима b на фоне ее звезды Проксима Центавра и ее звезд-спутников Альфа Центавра А и В. Copyright: ESO/M. Kornmesser

Команда исследователей под руководством Энтони Дель Генио из Годдардовского института космических исследований NASA написала в новом номере журнала Astrobiology, основываясь на оценках компьютерных моделей, которые используются для моделирования изменения климата на Земле, но уже с данными, известными о Проксима Центавра b.

Результаты моделирования показывают, что Проксима b даже при различных сценариях может иметь на своей поверхности большие объемы жидкой воды, по причине чего вероятность наличия жизни на этой планете значительно возрастает. «Ключевым результатом нашего комплексного моделирования является то, что вероятность пригодности планеты для существования жизни действительно чрезвычайно велика», - говорит Дель Генио.

Сама Проксима Центавра представляет собой прохладную красную карликовую звезду, расположенную на расстоянии 4,2 световых лет от Солнца. И хотя располагается она к нашей Солнечной системе столь близко, астрономы пока слишком мало знают об окружающей этого красного карлика системе. И даже первая, и до сих пор единственная известная планета этой звезды (Проксима Центавра b), была открыта только в 2016 году. Проксима b в 1,3 раза превышает размеры Земли, а один оборот вокруг своей звезды она совершает всего за 11 суток.

«Мы предполагаем, что планета обладает атмосферой и океанами на поверхности, при этом она обращается вокруг своего светила в пределах его зоны жизни», - говорят исследователи. - «Благодаря этому, планета получает достаточно света, чтобы температуры у поверхности поддерживались выше точки замерзания воды». Но так как планета обращается вокруг своей звезды на достаточно близком расстоянии, нельзя исключать, что между ними существует такая же связь, как у Земли с Луной, то есть планета остается постоянно повернутой к звезде только одной стороной.

В то время, как более ранние модели предполагали, что нагревается только повернутая к звезде сторона планеты, а на обратной ее стороны океаны замерзают, Дель Генио тоже не стал исключать возможность такой оттаявшей в форме глазного яблока, повернутой к звезде гемисферы, пригодной для жизни - так называемой «планеты-глазного яблока».

Так художник видит «планету-глазное яблоко». Copyright: NASA/JPL-Caltech

Комплексность нового моделирования превзошла все предыдущие расчеты моделей, и в них были включены также данные динамики циркуляции океана и атмосферы, благодаря которой происходит глобальное распределение тепла.

При таком положении вещей, вполне можно допустить, что хотя отвернутая от светила сторона никогда не видит «солнечных лучей», но вдоль экватора вокруг всей планеты тянется полоса жидкой воды. Нечто подобное наблюдается и на нашей Земле, где благодаря Гольфстриму на Восточном побережье США всегда значительно теплее, чем это могло быть без этого теплого течения из тропиков.

В общей сложности ученые группы Дель Генио тщательно проверили 18 потенциальных планетарных сценариев, где рассматривались варианты с эффектами больших континентов, тонкой атмосферы, различных атмосферных составов и даже воздействие различных концентраций соли в предполагаемом океане.

И почти все эти варианты показали, что, как минимум, части этой планеты должны оставаться достаточно теплыми для того, чтобы на поверхности сохранялась жидкая вода и океаны. «Чем больше поверхность потенциально жидкой воды, тем большей видится и вероятность, что с помощью телескопов будущих поколений мы сможем разглядеть там и жизнь», - помечтал напоследок Дель Генио.

Похожую на Землю планету на орбите ближайшей к нам звезды, Проксима Центавра. Планета называется Проксима b (название экзопланет складываются из названия их звезды и уникального буквенного номера), ее размеры примерно соответствуют размерам Земли, а орбита позволяет предположить, что на планете есть жидкая вода. Многие ученые были взволнованы перспективой существования потенциально пригодной для жизни планеты, находящейся не так уж далеко от нашей, и даже вынашивали планы отправить туда исследовательский зонд. Однако более пристальный взгляд показал, что прогнозы астрономов могут быть излишне оптимистичными, и для колонизации Проксима b не подходит.

Обитаемую зону любой звезды можно кратко описать как область, в которой температурные и прочие климатические условия позволяют воде существовать в жидком состоянии. Если планета слишком близко к звезде, как например Венера, то она перегревается. Если слишком далеко — то заледенеет, как это произошло с Марсом. Проксима b расположена прямо в середине обитаемой зоны своей звезды, а потому и стала главным кандидатом на наличие потенциальной жизни или пригодных для человека условий.

Но жидкая вода, разумеется, далеко не единственный ингредиент, необходимый для жизни, а потому «обитаемость» зоны может быть под вопросом. Команда ученых НАСА внимательно исследовала аналогичные планеты, вращающиеся вокруг маленьких красных карликовых звезд и обнаружила, что интенсивные звездные вспышки и выбросы корональной массы могут уменьшить, а то и вовсе устранить обитаемую зону.

Долгое время астрономы полагали, что такая солнечная активность является исключительной прерогативой крупных звезд, однако Проксима Центавра несколько месяцев назад дала понять, что выбросы горячей плазмы на ней совсем не редкость. Поскольку сама звезда намного меньше Солнца, обитаемая зона на ней еще ближе, а потому выбросы плазмы являются прямой угрозой для любой жизни на планете. Если на Проксима b нет сильного магнитного поля, то интенсивные солнечные вспышки и плазменные бури разрушат большую часть атмосферы. Это означает, что водород, кислород и азот попросту улетучатся в космос, что сделает сохранение воды и наличие белковой жизни на ней практически невозможным.

Важно отметить, что сила солнечных бурь зависит от возраста звезды. Звезды особенно агрессивны по молодости, но с возрастом остепеняются и куда реже выбрасывают из себя плазму. Если планет сформировалась на позднем этапе жизни звезды, то она, скорее всего, в относительной безопасности. Однако если она возникла, когда звезда была еще молодой, то атмосфера, если она и была, вероятно уже давно рассеялась.

Для человечества это не самые радостные известия. Как известно, Проксима Центавра еще молода, а это значит, что ближайшие к ней планеты постоянно подвергаются бомбардировке солнечным веществом и излучением. Ученые НАСА пришли к выводу, что, если на Проксима b и осталась атмосфера, она исчезнет довольно быстро, а потому маловероятно, что планета сможет поддерживать белковую жизнь.