Планета Proxima b: ближайшая и, возможно, живая

Обработка многолетних наблюдений Европейской южной обсерватории в Чили позволила ученым заявить о громком открытии: в системе ближайшей к нам звезды Проксимы Центавра есть планета. Она близка по массе к Земле, а главное, находится в так называемой зоне обитаемости своей звезды. Это значит, что на ней теоретически может быть жидкая вода, а значит, и жизнь. Но уникальность находки – именно в ее близости.

25 августа вышел очередной номер ведущего мирового научного журнала Nature. У него черная, космическая обложка. Сверху изображена неяркая звезда, похожая на далекое солнце, а из нижней части листа вырастает бурая планета, на которой угадываются очертания материков и океанов. Так редакторы журнала анонсировали главное, по их мнению, исследование из этого выпуска – в нем рассказывается об открытии новой планеты. Она находится в системе ближайшей к нам звезды – Проксима Центавра и на ней гипотетически может быть жизнь (с препринтом статьи можно ознакомиться здесь).

«Все это вместе и делает это открытие такой громкой новостью, – говорит астрофизик, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов. – Если это была бы точно такая же планета, но не у Проксимы Центавра, а у какого-нибудь красного карлика в полтора раза дальше, это не было бы большой новостью, таких планет много. Если бы была планета у Проксимы, но планета была бы похожа на наш Юпитер, то это тоже, пожалуй, не было бы такой большой новостью. А тут вот по чуть-чуть собралось».

Открытая планета, которая пока что следуя стандартной номенклатуре получила название Proxima b, имеет массу в 1,27 раза больше массы Земли, она находится в 20 раз ближе к своей звезде, чем мы к Солнцу, да и светило у нее намного более скромное: звезда Проксима Центавра относится к классу красных карликов, ее масса составляет чуть больше одной десятой в сравнении с солнечной.

Год на этой планете очень короток, всего 11,2 земных дня, а вот смены дня и ночи на Proxima b и вовсе нет: она все время повернута к звезде одной и той же стороной из-за так называемого приличного захвата, подобным образом Луна обращается вокруг Земли. Это значит, что на одной стороне Proxima b всегда жарко, а на другой – холодно, вплоть до абсолютного нуля. Возможно, на планете дуют чудовищные ветры – если, конечно, на ней есть атмосфера.

Модель распределения температуры на поверхности Proxima b

Собственно говоря, наличие атмосферы, а также воды в жидком состоянии – самые интригующие вопросы о Proxima b, потому что это два ключевых (хотя и не необходимых) фактора для возможности существования жизни. Открытие новой планеты наделало столько шума в первую очередь потому, что она находится в зоне обитаемости – условной области звездной системы, в которой физические условия теоретически позволяют существовать воде в жидкой фазе. Это совсем не значит, что, если объект находится в зоне обитаемости, там обязательно найдется жидкая вода, а уж тем более – жизнь. Впрочем, из этого не следует, что вода и жизнь не появятся там в будущем. Несколько миллиардов лет назад Земля выглядела совсем иначе, в частности, на ней, вероятно, совсем не было воды, хотя наша планета и находилась в зоне обитаемости. Ученые считают, что воду принесли астероиды, сталкивавшиеся с Землей на протяжении ее долгой истории. А затем появилась и жизнь.

«Мы можем открыть планету – абсолютную копию Земли, но только на 4 миллиарда лет моложе, – объясняет Попов. – Копия Земли в зоне обитаемости звезды, идеально похожей на Солнце, но жизни там нет, потому что и у нас ее 4 миллиарда лет назад не было. Зона обитаемости – это условие, как ни странно, и не необходимое, и недостаточное для того, чтобы была жизнь».

Мы не знаем точно, но почти уверены, что бывает и наоборот: наличие воды и биосферы могут быть у планеты не в настоящем или будущем, а в прошлом. «Стандартная точка зрения состоит в том, что климат на Марсе был другим в прошлом, и Марс потерял плотную атмосферу. Может быть, на нем была жизнь, а сейчас уже больше нет, все сдохло», – говорит Попов. Причины для исчезновения жизни могут быть разными, например, постепенное затухание магнитного поля, защищающего планету от жесткого излучения. Попов объясняет, что именно это могло случиться с Красной планетой: «Марсу как раз не хватает магнитного поля. Было бы оно посильнее, может быть, там до сих пор бы яблони цвели».

Существование жизни может быть лишь эпизодом в эволюции планеты, минутой в условных сутках ее жизненного цикла. И нет никакой гарантии, что планета у соседней звезды переживает сейчас ту же минуту, что и мы. И все же, попадание Proxima b в обитаемую зону – серьезная заявка. Уже сейчас готово несколько исследований, в которых на основе теоретических моделей обсуждается возможность существования жидкой воды, атмосферы и жизни на только что открытой планете. Пока что настрой у исследователей скорее пессимистичный: поверхность Proxima b подвергается чрезвычайно сильным вспышкам рентгеновского излучения (в 400 раз более мощным, чем земная), магнитное поле Проксимы Центавра чрезвычайно велико, кроме того, ничего хорошего для возможной проксимианской жизни не обещает уже упомянутый приливный захват.

«Вероятность наличия там жизни невелика, – считает Сергей Попов. – Но на самом деле мы, конечно, не можем знать наверняка. Знаете, труднее всего предсказывать погоду: мы можем большой адронный коллайдер построить, гравитационные волны обнаружить, а предугадать, какая будет погода через две недели, не можем. Поэтому все, что касается поведения атмосферы, климата, это все очень сложные задачи, их довольно трудно решать. Во всех таких статьях всегда есть слова «возможно», «вероятно», потому что дать четкий, однозначный ответ нельзя. Но существенно, что многие исследования на протяжении последних 10 лет показывают, что все-таки, несмотря на недружелюбие красных карликов, можно так или иначе находить лазейки для того, чтобы жизнь появлялась».

Кстати, биосферу совсем не обязательно искать в зонах обитаемости других звезд. Более того, не нужно ограничиваться только планетами и только их поверхностью. Ближайшие к Земле кандидаты на существование жизни – спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа. Оба покрыты толстыми панцирями льда, под которыми могут скрываться океаны, подогреваемые вулканической активностью спутников. В этих океанах тоже может быть жизнь – и никакая зона обитаемости для этого не нужна. Но наверняка выяснить это можно, только побывав на месте. Такая миссия к Европе Jupiter Icy Moon Explorer, предполагающая посадку на поверхность и расплавление льда, назначена к запуску на 2022 год.

* * *

Астрономы начали открывать экзопланеты (планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы) около 30 лет назад. На сегодняшний день достоверно обнаружено порядка 2000 экзопланет, а еще более 20 тысяч объектов считаются надежными кандидатами в экзопланеты. Все открытые планеты находятся в нашей Галактике, Млечном пути, более того – в относительно небольшой окрестности Солнца. Разумеется, это лишь малая часть из того, что есть во Вселенной. «Массивные звезды живут недолго, и там планеты не успевают появляться. Но если мы берем звезды вроде Солнца и легче, то наличие планет возле них – норма. Скорее, будет аномалией обнаружить одиночную звезду без планет», – говорит Попов.

Большая часть обнаруженных экзопланет – газовые гиганты вроде Юпитера, но и землеподобных планет найдено уже немало, а найдется еще больше. Зона обитаемости в среднем занимает всего несколько процентов пространства планетарной системы, но таких систем очень много. «Например, доля футболистов среди населения Земли невелика, но быть футболистом, в принципе, нормально, ничего необычного», – приводит сравнение Сергей Попов. Из обнаруженных на сегодня экзопланет в зону обитаемости своих звезд попадают несколько десятков, и Proxima b – лишь еще одна из них, хотя и самая близкая.

«Сейчас очень важно набирать список хороших кандидатов на существование жизни, – говорит Попов. – Через пару лет будет запущен новый телескоп Джеймса Уэба, в начале 20-х заработают большие наземные телескопы, которым в принципе будет по силам изучать атмосферы таких маленьких планет типа Земли. И конечно же, лучше, чтобы они были к нам как можно ближе. В этом смысле планета Proxima b – это хорошая штука».

Открытие Proxima b – не сенсация, а в некоторым смысле ожидаемое открытие, которое, впрочем, еще на шаг приближает нас к обнаружению внеземной жизни. Пока что имеющиеся в распоряжении человечества методы исследования экзопланет дают нам не очень много информации о них и тем более не позволяют наверняка сделать вывод о наличии биосферы. Например, Proxima b была открыта с помощью метода лучевых скоростей, который позволяет определить массу планеты, но ничего не говорит о ее радиусе. Но инструмент совершенствуются: Сергей Попов уверяет, что через 10-15 лет мы сможем находить в атмосфере экзопланет комплекс биомаркеров, почти однозначно свидетельствующий о присутствии жизни, – это кислород, озон, вода, метан и углекислый газ.

А пока что нам остается строить предположения, теоретические модели и развивать технику, в том числе, кто знает, и аппараты для будущих миссий к другим звездным системам. До Проксимы Центавра можно добраться всего-то за 4,22 года. Если, конечно, лететь со скоростью света.