Мы знаем, что жизнь возможна в мире, похожем на Землю, вокруг звезды, подобной Солнцу. Но сможет ли он найти путь на Суперземлю?
Когда дело доходит до происхождения жизни, у нас есть только один пример во всей известной Вселенной, где мы уверены, что она успешно возникла: прямо здесь, на Земле. Хотя нам известны многие этапы истории эволюции жизни и возникновения разнообразия организмов, которые мы наблюдаем сегодня и в летописи окаменелостей, остаются большие загадки. В частности, мы не знаем, как впервые возникла жизнь и какие ингредиенты и условия из ранней истории Земли были необходимы на этом ключевом этапе создания жизни из неживого.
Мы предполагаем, что разумно искать жизнь на планетах размером с Землю с орбитами, подобными Земле, вокруг звезд, подобных Солнцу, с присутствием тяжелых элементов, подобных нашей Солнечной системе. Но это могут быть не единственные условия, поддерживающие жизнь. На самом деле, суперземные миры, несмотря на их необычайные отличия от земных миров, тоже могут способствовать тому, чтобы жизнь нашла путь. И если так, то есть один прямо по соседству: вокруг Звезды Барнарда.
Ближайшая к нам звездная система - это система Альфа Центавра. Однако, в отличие от нашей собственной звезды, Альфа Центавра состоит из трех звезд:
- Alpha Centauri A, солнцеподобная звезда (G-класса),
- Alpha Centauri B, которая немного холоднее и менее массивна (класс K), но вращается вокруг Alpha Centauri A на расстоянии газовых гигантов в нашей Солнечной системе, и
- Проксима Центавра, которая намного холоднее и менее массивна (M-класс), и, как известно, имеет по крайней мере одну планету размером с Землю.
Но наиболее распространенный тип планет во Вселенной, насколько нам известно, не является ни планетой размером с Землю, ни планетой размером с газовый гигант, а имеет промежуточный размер. Как показала миссия «Кеплер», наиболее распространенным типом мира во Вселенной является суперземля, масса которой примерно от 2 до 10 раз превышает массу нашей планеты.
Пока что мы не знаем ни о каких мирах размером с Землю вокруг ближайшей к нам звездной системы, но недавно было обнаружено, что во второй ближайшей системе он есть. Собственное движение звезды Барнарда, находящейся на расстоянии всего шести световых лет от нас, известно с 1916 года. Еще в 1960-х годах она приобрела временную известность как первая звезда, вокруг которой, как предполагалось, есть планеты.
Работая с использованием ныне дискредитированного метода, Питер ван де Камп (1960-70-е годы) утверждал, что обнаружил вокруг него две планеты размером с Юпитер с периодом обращения 11 и 27 лет, которые вызвали шквал восторгов и критики. К сожалению, данные, которые привели к предполагаемому обнаружению, были связаны не с планетой, а с тем фактом, что в телескопе, который использовался для записи данных, была изменена оптика. Полвека спустя мы знаем, что эти планеты были просто фантазмами.
Но звезда Барнарда действительно является домом для планеты вокруг нее. Барнард b, о котором было объявлено в 2018 году, надежен и реален, и его открытие стало результатом более чем 20-летних наблюдений, в ходе которых тщательно отслеживалось движение самой звезды Барнарда. В течение этого очень длинного исходного периода времени мы могли обнаружить крошечные колебания звезды, когда она периодически приближалась к нам и удалялась от нас из-за незначительного притяжения планеты к своей родительской звезде.
Как сообщается в документе об открытии, Барнард b обладает следующими свойствами:
- Орбитальный период (т. е. год) в 233 земных дня,
- Средняя температура поверхности -168 °C (-270 °F),
- И масса, по крайней мере, на 325% больше массы Земли.
Самый большой вопрос, на который мы будем готовы ответить в самом ближайшем будущем, - это то, на что похожа эта планета.
Самое замечательное свойство Барнарда b заключается в том, что при его чрезвычайно близком расстоянии от Земли, но относительно большом, подобном Земле расстоянии от родительской звезды, он будет хорошо отделен от нее в телескоп.. Хотя угловое расстояние в 0,22″ (где 3600″, или угловые секунды, равны 1 градусу) чрезвычайно мало при обычных астрономических обстоятельствах, по меркам экзопланет это чрезвычайно большое расстояние.
Большинство экзопланет, обнаруженных Кеплером, имеют две общие черты:
- Они вращаются вокруг звезд в сотнях или даже тысячах световых лет от нас.
- У них короткие периоды, что означает, что они расположены очень близко к своим родительским звездам.
Что касается угловых расстояний, у нас нет практических шансов наблюдать эти планеты напрямую с помощью каких-либо нынешних или телескопов ближайшего будущего.
Но у Барнарда b есть кое-что, чего нет в других мирах с точки зрения наблюдения. С периодом почти год это одна из самых долгоживущих планет, когда-либо найденных. Поскольку он вращается вокруг красного карлика, будучи физически большого размера, он должен быть виден только с помощью коронографа, блокирующего свет звезды. И, поскольку он находится вокруг одной из ближайших мыслимых звездных систем, наши будущие телескопы должны быть в состоянии получить его прямое изображение.
Это первое прямое изображение возможно обитаемого мира. Если это каменистый мир, лишь немного больше Земли - с массой около 3,25 Земли, это может быть возможным возможность получения изображений космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА или телескопов 30-метрового класса, строящихся здесь, на Земле, таких как GMT или ELT. должен поймать его. Если это больше похоже на мини-Нептун, размером в 450% от Земли (или больше), существующий VLT с инструментом SPHERE может получить его сегодня.
По сравнению с Землей она получает только 2% энергии от своей звезды, которую получаем мы, что объясняет ожидаемые низкие температуры Барнарда b. Но вся причина, по которой мы думаем, что жизнь в мире размером с Землю в более благоприятной для температуры зоне вокруг красного карлика бесполезна, заключается в том, что такой мир, как Проксима b, получает слишком много рентгеновского и ультрафиолетового излучения, чтобы даже поддерживать атмосферу., а тем более остаются пригодными для жизни.
Конечно, Проксима b получает от своей звезды 65% энергии, которую мы получаем от нашей на Земле, но она получает в 650 раз больше излучения, чем мы получаем от солнечного рентгеновского излучения, и в 130 раз больше ультрафиолетового излучения. Для сравнения, Барнард b получает 50% рентгеновской энергии и 35% ультрафиолетовой энергии. Если у него есть горячее ядро и достаточно значительное увеличение геотермальной энергии, в частности, через шлейфы, жерла и подповерхностный океан, Барнард b может в конце концов стать домом для жизни.
Основываясь на проведенном несколько лет назад исследовании, в котором экзопланеты классифицировались по массе и радиусу (там, где они были доступны), мы смогли определить, что существует грубая граница около 2 земных массы, что определяет границу между каменистой планетой и планетами с большой газовой оболочкой. При массе 3,25 (или более) Земли в сочетании с низкими температурами Барнард b почти наверняка является мини-Нептуном.
Звезда Барнарда и любые окружающие ее планеты устарели. В то время как нашему Солнцу около 4,5 миллиардов лет, возраст этой системы оценивается в 8,6 миллиардов лет: почти в два раза старше нашей Солнечной системы. Была обнаружена только одна планета, чей сигнал превзошел уровень шума: Барнард b, изображение которой потенциально может быть получено с помощью следующего поколения космических и наземных телескопов.
Хотя существует небольшая опасность того, что он потеряет свою атмосферу, свою поверхностную воду или будет стерилизован рентгеновским и ультрафиолетовым излучением своей родительской звезды, он, вероятно, имеет слишком толстую атмосферу, чтобы поддерживать жизнь. Хотя он может быть геотермально активным и содержать большое количество летучих веществ под атмосферой, было бы довольно неожиданно, если бы этот мир был каменистым по своей природе.
Тем не менее, в ближайшие годы можно многому научиться, глядя на него. Мы никогда не проводили спектроскопию такого мира, как этот, и никогда раньше мы напрямую не отображали экзопланету так близко к нашей собственной Солнечной системе. С открытием Барнарда b у нас появились хорошие возможности для поиска признаков жизни, земных условий и измерения химического состава его атмосферы.
Если мы ищем жизнь, существует еще одна интригующая возможность: внутри Барнарда b могут быть планеты с меньшей массой, чьи сигналы еще не превзошли шум в данных о лучевой скорости. Когда будет запущен космический телескоп Джеймса Уэбба или когда в сети появятся телескопы 30-метрового класса, мы можем получить больше, чем просто изображения и информацию о Барнарде б. Мы еще можем открыть совершенно новые миры в этой звездной системе. Каждая планета несет с собой новый шанс на жизнь. Как всегда, единственный способ узнать это - посмотреть и увидеть, что природа ждет, чтобы мы открыли.