Дилема пошуку: які світи віддає перевагу позаземному життю?

У пошуках позаземного життя вчені починають шукати світи, які обертаються навколо зірок, подібно до нашої Землі - навколо Сонця. Зрештою, постійне тепло, яке світяча жовта куля в небі дарує нам, і зробило життя на Землі можливим.

Але в міру того, як астрономи продовжують відкривати тисячі планет, вони розуміють, що якщо (або коли) ми знайдемо ознаки позаземного життя, досить ймовірно, що ці чужинці будуть кружляти на орбіті навколо зірки, вкрай відмінної від нашого Сонця. Вона буде червонішою, холоднішою, меншою і легшою за нашу зірку. Таким чином, у пошуках позаземного життя багато астрономів звертають свої погляди на такі маленькі зірки, відомі як червоні карлики або M-карлики.

Для початку варто відзначити, що астрономи ніколи особливо не дбали про М-карликів. Після виявлення першої планети за межами Сонячної системи в 1995 році, вчені почали полювання за справжніми двійниками Землі: скелястими планетами, схожими на нашу, які обертаються навколо зірок, схожих на наше Сонце. Пошук саме таких систем керував астрономами протягом більшої частини 2000-х, каже астроном Філ Муархед з Бостонського університету.

Потім астрономи зрозуміли, що, можливо, технічно легше шукати планети навколо М-карликів. Виявити іншу планету досить важко, і астрономи покладаються на два основних методи. По-перше, вони шукають зниження яскравості зірки, яке відбувається, коли перед нею проходить планета. По-друге, астрономи вимірюють невелике коливання зірки, викликане легким гравітаційним впливом іншої планети. Обидва ці методи відмінно працюють з планетою, яка обертається навколо М-карлика. До того ж вона обертається частіше, що збільшує шанси на її виявлення.

М-карлики отримали серйозний поштовх завдяки космічному телескопу Кеплер, запущеному 2008 року. Вдивляючись у маленький клаптик неба, телескоп шукає раптові затемнення зірок, які відбуваються, коли перед ними проходять планети. Таким чином телескоп виявив більше тисячі планет. «Кеплер змінив усе», - каже Муархед.

Оскільки системи М-карликів простіше виявити, безліч планет на їх орбітах були виявлені завдяки ефекту відбору. Але, як справедливо вказує Муархед, Кеплер також спроектований для пошуку планет розміром з Землю, що обертаються навколо сонцеподібних зірок. Тільки ось цифри досі натякають на те, що нам потрібно шукати життя на планетах біля М-карликів.

«Ви швидше знайдете потенційно населену планету біля М-карлика, ніж біля зірки типу Сонця», - говорить астроном Кортні Дрессінг з Гарварда.

Вона проаналізувала, як багато планет розміром з Землю - тобто з радіусом від одного до половини земного - обертається навколо М-карликів у потенційно населеній зоні (зоні Златовласки, області навколо зірки, в якій на поверхні планети може існувати рідка вода). За її останніми розрахунками, одна з чотирьох зірок типу М володіє такою планетою.

Це вище, ніж передбачувана оцінка землеподібних планет, що обертаються навколо аналогів Сонця, каже вчений. Аналіз астронома Еріка Петігьюра з Каліфорнійського університету в Берклі показав, що менше 10% сонцеподібних зірок володіють планетами з радіусом від одного до двох земних.

У М-карликів є ще одна важлива властивість. Вони є найбільш поширеними зірками в галактиці, на них припадає близько 75% з сотень мільярдів зірок Чумацького Шляху. Якщо оцінка Дрессінг правильна, в нашій галактиці може бути близько 100 мільярдів землеподібних планет, що обертаються в потенційно населеній зоні зірок М-типу.

Врахуйте, у таких оцінок є багато обмежень. Вони залежать від того, що передбачати під потенційно населеною зоною, а це поки не дуже добре визначено. Як правило, населена зона - це де не дуже спекотно, не надто холодно і може бути рідка вода. Але також є безліч застережень щодо того, як добре атмосфера планети може утримувати воду (Венера, якщо що, теж знаходиться в потенційно населеній зоні).

З більш загальними оцінками, що розширюють потенційно населену зону, цифри Петігьюра для землеподібних планет біля сонцеподібних зірок можуть досягати 22% або більше. Але цифри Дрессінг теж можуть зрости.

Спочатку астрономи скептично ставилися до М-карликів, тому що не думали, що планета у такої зірки може бути хоч скільки-небудь населеною. З одного боку, М-карлики більш активні, особливо протягом першого мільярда років свого життя. Вони можуть бомбардувати планету вбивчою ультрафіолетовою радіацією. Вони можуть випускати потужні зоряні спалахи, що позбавляють планету атмосфери.

І оскільки орбіта планети буде пролягати близько до М-карлика, гравітація зірки може змінити обертання планети навколо своєї осі. Якщо така планета буде приливно заблокована, на одному боці планети буде вічний день, а на іншому - вічна ніч. Світла частина планети буде підсмажуватися, тоді як темна замерзне геть - не найгостинніша обстановка для життя.

Позаземне життя

Жодне з цих питань до кінця не вирішене, а деякі астрономи взагалі не вважають їх серйозними проблемами. Наприклад, Еомава Шилдс з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. Наприклад, населеність може залежати від конкретних типів і періодичності спалахів, які досі не вивчені добре. Комп'ютерні моделі також показали, що атмосфера може перерозподіляти тепло, запобігаючи темній стороні планети від замерзання.

У деяких відносинах планета навколо М-карлика може бути навіть більш гостинною, ніж здавалося. Населена планета повинна містити багато води і льоду, і Шилдс проаналізувала, як зоряне світло М-карлика взаємодіє з атмосферою і крижаною поверхнею такої планети. М-карлик виробляє більше інфрачервоної радіації, ніж сонцеподібна зірка, і оскільки атмосфера і лід планети на орбіті добре поглинають інфрачервоне світло, планета замерзне не так швидко, як сонцеподібна зірка. І якщо навіть замерзне, то швидко відтане.

Такого роду стабільний клімат може надати розквітаючому життю більше часу для розвитку без перешкод на зразок швидкого охолодження або нагріву. Проте Шилдс додає, що заморожена планета необов'язково повинна бути незручною для життя. Земля, зрештою, теж могла пройти через період «Землі-сніжка» понад 600 мільйонів років тому.

Хоча деякі астрономи продовжують спостерігати за М-карликами, інші як і раніше хочуть вивчати сонцеподібні зірки. В даний час дослідники все більше звертаються до вивчення систем М-типу. Місія Кеплера добігає кінця, але астрономи чекають початку роботи Transitin Exoplanet Survey Satellite, яка почнеться в 2017 році. TESS буде шукати планети навколо яскравих зірок, в тому числі і безлічі М-карликів.

Космічний телескоп Джеймса Вебба, продовжувач справи Хаббла, який буде запущений в 2018 році, зможе навіть проаналізувати атмосфери таких планет. Однак, як каже Муархед, цей телескоп зможе орієнтуватися тільки на М-карлики; щоб цілитися в сонцеподібні зірки, потрібні будуть нові місії.

Зрештою, коли ресурси стануть зовсім обмежені, астрономам доведеться вибирати між фокусом на М-карлики і сонцеподібні зірки. Рішення залежатиме від того, що вони знайдуть у найближчі кілька років. Астрономи впевнені, що знайдуть потенційно населену планету, незважаючи ні на що.

Що стосується життя, то це питання більш складне. "Я не знаю, коли це станеться, але хотілося б раніше, ніж пізніше - і я впевнена, що це станеться, - каже Шилдс. Питання тільки в тому, чи буде фінансування і коли ".