У Чумацькому Шляху - багато планет
Австралійському студенту Крісу Фрагіле було доручено під час нічного чергування в обсерваторії поспостерігати за зіркою № 305367462411, що знаходиться недалеко від центру Чумацького Шляху. Кожні півгодини він вимірював за допомогою спеціального інструменту світловий потік від цієї зірки. І ось що зауважив Кріс: світло зірки на якийсь час раптом почало бути набагато яскравішим... Причину такого феномену студент дізнався пізніше. Але зараз він з повним правом каже: "Я був свідком епохальної події".
Коли інший австралійський астроном Бруц Петерсон обробляв криву світності, отриману з цієї ж зірки, у нього, як він сам каже, перехопило дух: учений зрозумів, що несподіване збільшення світимості, помічена Крісом Фрагіле, пояснюється тим, що на тлі диска зірки проходило дуже маленьке небесне тіло. Це було відкриттям планети в далекому космосі. І найбільш дивне тут те, що відкрита планета маленька, подібна до Землі, обертається навколо своєї зірки (як показали подальші обчислення) приблизно на такій же відстані, як ми від Сонця. Отже, температура на її поверхні повинна бути такою ж, як у нас. "Цілком можливо, - вважає на підставі всього цього Петерсон, - що там виникло якесь життя".
Кілька місяців астроном повторював і знову повторював спостереження за зіркою в центрі Чумацького Шляху. Паралельно з ним це ж робили вчені з новозеландських та американських обсерваторій. Всі результати підтвердили перше спостереження студента. І тільки тоді австралійські астрономи опублікували своє відкриття. Вони виявилися щасливими мисливцями за планетами, але були аж ніяк не першими.
У 1995 році швейцарські астрофізики Мішель Майор і Дідьер Келоз за допомогою математичної обробки отриманих телескопом і комп'ютером діаграм відкрили, що у зірки, що знаходиться від нас на відстані 48 світлових років (зірка "51" в сузір'ї Пегаса) є супутник. Він величезний, важкий, схожий на наш Юпітер. Про існування життя на такій масивній планеті не може бути й мови. Це було відкриття першої планети за межами Сонячної системи. З тих пір, всього за чотири роки, астрономи світу відшукали ще 18 зірок, що мають хоча б по одному супутнику.
У квітні 1999 року американські вчені повідомили, що на відстані всього лише в 44 світлових роки від Землі у зірки, яку видно неозброєним оком (іпсилон Андромеди), є три супутники. Так була відкрита перша по сусідству з нами сонячна система. Але, як і всі виявлені досі, її планети теж не придатні для життя. Вони масивні і близько розташовані до своїх зірок-сонць. Отже, там гігантська сила тяжіння і пекельна температура на поверхні. Так що поки єдиною теоретично придатною для виникнення життя можна вважати лише ту планету, що виявлена австралійцями.
Вчені світу впритул взялися за вирішення найскладнішої загадки, яка здавна хвилює людство: чи самотні ми у Всесвіті і чи Земля - це лише "склеп світобудови" (за словами Жана Пауля) чи на інших небесних тілах теж є живі істоти, нехай навіть зовсім не схожі на земні?
Астроном Стів Беквіт, який до недавнього часу був шефом команди, яка керує орбітальним телескопом, що носять ім'я Хаббла, дотримується вельми оптимістичної точки зору: "У Галактиці досить планет", і до того ж, за його словами, "зі сприятливими умовами для життя".
В останні роки Беквіт наполегливо вивчає "гнізда", де народжуються зірки. За його підрахунками, кожне друге з цих юних світил оточене газопилових диском. З цього твердого або газоподібного матеріалу в майбутньому утворюються супутники зірки. І народження таких планетарних сімейств не виняток, а швидше правило.
Пошук за непрямими доказами
Зародження життя в планетарних системах молодих зірок, як вважають тепер геологи і біологи, відбувається істотно частіше, ніж передбачалося раніше. Доведено, що на земній кулі, після того як вона сформувалася з матерії навколосонячного диску, біологічно активні молекули синтезувалися після всього декількох сотень мільйонів років.
"Негайно, як тільки виникають подібні до земних фізичні умови, - пише нобелівський лауреат Крістіан де Дуве, - виникає життя". На його думку, "майже примусово".
У планах NASA і Європейського космічного агентства - запустити на орбіту гігантський телескоп з одним лише завданням: шукати у Всесвіті планети, що належать іншим сонцям. "Я мрію, - говорить керівник американської космічної організації Дан Гольдін, - що одного разу ми отримаємо знімок схожої на Землю планети і з такою роздільною здатністю та чіткістю, що зможемо розрізнити хмари, континенти, океани".
Але до цього ще довгий шлях. Нині актуальне завдання - шукати непрямі ознаки далеких планет. Навіть для тієї, відкритої австралійцями, "сестри" Землі ще не визначені координати в просторі. За попередніми підрахунками, планета - двійник Землі - знаходиться на відстані 20 тисяч світлових років від нас. Смішно звичайно говорити про те, що якісь істоти з цієї планети могли б просигналити нам світловими променями: їм довелося б чекати нашої відповіді 40 тисяч років!
Австралійці знайшли цю сенсаційну планету завдяки застосованій ними новій пошуковій техніці. Обсерваторія Маунт-Стромоло пережила реконструкцію і стала на сьогодні найдосконалішою в світі для пошуку далеких планет. Телескопи, з'єднані з комп'ютерами, ніч за ніччю спостерігають мільйони зірок в центрі Чумацького Шляху. Автомати реєструють світловий потік, що випускається кожною з досліджуваних зірок. Астроном Петерсон командує потоком цифр, отриманих комп'ютером. Натисканням кнопки він викликає на екран дані про будь-яку зірку, що його зацікавила, а також її зображення.
"Тут, в середині, - вказує Петерсон на сіру пляму на негативі, - це зірка під номером 305367462411, яка навела нас на слід планети".
Самої планети на знімку не видно - надто мало світла вона відображає. Але її безсумнівну присутність видає ефект, відкритий ще А. Ейнштейном. Коли планета проходить між Сонцем і своїм напрямком, в якому знаходиться наша Земля, то на Землі зображення далекого Сонця стає набагато яскравішим, ніж зазвичай: тяжіння планети, подібно до лінзи, збирає його промені.
Але можуть бути і інші причини таких короткочасних спалахів зірки. Ось чому Петерсон, щоб усунути всі сумніви, послав через Інтернет свій запит в усі обсерваторії південної півкулі. Одним із тих, хто підтвердив явище, виявлене Петерсоном, і був студент Кріс Фрагіле. За запитом Петерсона йому дали завдання спостерігати за зіркою № 305367462411.
Пошук далеких планет вимагає багато терпіння, але часом він дає також і ні з чим непорівнянне відчуття щастя. Астрономи з Каліфорнії Джоф Марсі і Пауль Батлер десять років полювали за далекими планетами, але жодна не попалася в їхні "сильця". Серед колег вони уславилися упертюхами, що зайнялися безнадійною справою. Упертість чи завзятість підштовхнула їх на пошуки більш досконалої техніки. А в тому, що планети існують, у них сумнівів не було...
Нові інструменти окупили себе: Марс і Батлер виявили планету класу Юпітера, а незабаром і ще 12 далеких планет. Тепер у цих "диваків" такий план: обстежити 900 найближчих до Землі зірок. Вони впевнено заявляють: "У кожній другій ми знайдемо планети".
Інструменти, з якими вони зараз працюють, настільки чутливі, що реєструють змієподібний рух зірок, який викликається присутністю близьких невидимих мас - планет. Але так можна виявити тільки великі супутники. Для виявлення планет з масою Землі їхня техніка ще грубувата.
Про те, що планети-велетні не придатні для життя, ми вже говорили. Але виявляється і тут бувають виключення. На відстані 72 світлових років від нас є карликова зірка в сузір'ї Діви. Навколо неї по орбіті, приблизно рівній орбіті нашого Меркурія, крутиться велика планета з поверхневою температурою плюс 85 оС. Астроном Марсі припускає, що якщо у цієї планети є ще одне чи два більш прохолодні місяці, то там можуть бути не такі вже й погані умови для життя.
Каліфорнійська обсерваторія розташована на Гаваях, в горах на висоті 4200 метрів. Тут помітно відчувається брак кисню в повітрі. Тому люди працюють в містечку Ваймс і звідти по дротах управляють телескопом. Дванадцять високошвидкісних комп'ютерів по командах вчених встановлюють десятиметрове дзеркало телескопа в потрібну позицію. Промені з космосу, перетворені за допомогою обчислювальної техніки, малюють на екранах кольорові спектри далеких зірок і відтворюють криві, що відображають те чи інше явище. Присутність планети вгадується за характерними коливаннями світила близько загального центру ваги всієї системи. Розшифровуються вони за допомогою математики.
Досліди, що підтверджують гіпотези
Цікаві останні відкриття в області планетарної астрономії. Вперше були поставлені експерименти, які підтвердили гіпотезу про виникнення супутників зірок з газопилових хмар, що оточують зірки при народженні.
Дослідники спробували самі, своїми руками, створити планету. Для цього їм був потрібен найдрібніший пил: частки не повинні перевищувати дві тисячні частки міліметра. Ще знадобилися газ і умови невагомості. У січні цього року частки і газ були запечатані в вакуумній камері і поміщені в орбітальний корабель "Діскавері". Через кілька місяців (у травні) експеримент повторили. Була запущена ракета "Maser-8", і вона теж підняла на 300-кілометрову висоту вакуумний контейнер з такою ж сумішшю пилу і газу. Коли контейнер повернувся на Землю, у ньому знайшли слабкі сполуки частинок пилу.
Вчені дали таке тлумачення цій першій фазі народження планети. Спонукальною дією послужив відомий всім Броунівський рух молекул. Вони вдаряються в частинки пилу і штовхають деякі з них назустріч одна одній. Частинки зліплюються. Коли в будь-якому місці накопичується достатня кількість таких спарених частинок, починає діяти їх загальне тяжіння. Оточуючі, навіть ще не злиплі частинки спрямовуються до цього центру тяжіння, який стане згодом серцевиною астероїда, а можливо і планети. Ось таке збирання під дією гравітації частинок газопилової хмари, що оточує дуже молоду зірку, це друга фаза розвитку - зародження супутників зірки.
Перша фаза, тобто народження самих зірок з безформних хмар, відбувається майже так само. Коли внутрішній тиск у хмарі поступається гравітаційним силам, то частинки ніби падають до центру тяжіння. Але не всі. Із залишків хмари утворюється газопиловий диск, що обертається. У такому вигляді хмара живе недовгий термін - усього близько 10 тисяч років. Потім майбутня зірка випускає зі своїх полюсних областей стрімкі газові потоки, які несуть з собою в простір частину енергії обертання. Така нова гіпотеза, що пояснює причину уповільнення циркуляції зірки і хмари, що її оточує, опублікована німецьким журналом "Зірки і Всесвіт".
Наступні 100 тисяч років йдуть на те, щоб стабілізувалася хмара біля зірки. Ще стільки ж часу народжуються астероїди, і мільйони років йдуть на створення планет. Астрофізик Штауде, автор журналу "Зірки і Всесвіт", вважає, що якщо враховувати вік зірок, це "спонтанний і швидкий процес".
Відмінності в складі і природі планет можна пояснити так. У найближчих до юної зірки околицях припланетної хмари залишаються переважно важкі частинки, оскільки променевий тиск відганяє легкі елементи на периферію. Так в нашій Сонячній системі з важких елементів склалися найближчі до Сонця планети - Меркурій і Венера, а дальні - з газів і водяної пари.
Довгий час не вистачало одного факту для остаточного затвердження щойно викладеної гіпотези утворення планет. Ніде астрономи не могли побачити диск, у якому вже проглядаються планети, які формуються.
Проте недавно співробітники Колорадського університету знайшли в сузір'ї туманності Оріона хмару з частинок незвично великого розміру - у сто разів більших, ніж в інших хмарах. Очевидно вони спостерігали початок другої фази народження планет. А в перші дні січня 1997 року орбітальний телескоп Хаббла біля зірки № 141569 у сузір'ї Терезів "побачив" обертову пилову хмару, розділену на два кільця. Ведуча цієї роботи астроном Аліса Вайнбергер припускає, що планета, яка народжується, "очистила" від пилу проміжок між кільцями.
Близькі пошуки
Ще за 400 років до настання нашої ери грецький філософ Метродора писав з приводу думок про те, що ми єдині у Всесвіті: "Це так само абсурдно, як і надія на те, що на засіяному полі зійде єдиний колосок".
Людству потрібні були Джордано Бруно, Галілей, Коперник, всі успіхи астрономії нашого часу, щоб повірити в можливість існування позаземного розуму. Цьому є майже анекдотичний доказ. У 1938 році радіо Нью-Йорка стало передавати радіоспектакль "Боротьба світів", зроблений за однойменним романом Герберта Уеллса. Слухачі сприйняли передачу як репортаж з місця події. У місті почалася паніка - агресія марсіан! Тисячі людей втекли з Нью-Йорка.
Перші реальні докази існування життя на планетах нашої Сонячної системи (зрозуміло, крім Землі) з'явилися в останні роки. Кілька років тому співробітники NASA повідомили, що ними виявлені сліди мікроскопічного життя в метеориті, вибитого з кори Марса, що впав в Антарктиді. Ця інформація моментально облетіла весь світ.
Космічний зонд "Галілей" знаходиться на відстані 800 мільйонів кілометрів від нас і вивчає Юпітер та його "сімейство". Надіслані "Галілеєм" зображення супутника Юпітера - Європи (вона за розмірами порівнянна з нашим Місяцем) виявилися сенсаційними.
Знімки принесли зображення поверхні замерзлого океану. Повторні знімки підтвердили, що супутник Юпітера Європа покритий величезним замерзлим океаном. При великому збільшенні можна розгледіти нагромадження крижин, дуже схоже на те, що ми бачимо в Арктиці.
Використовуючи потік цифрових даних, отриманих від "Галілея", американські геологи запропонували модель. Вона малює океан, покритий 15-кілометровим шаром льоду. А глибина океану близько 100 кілометрів.
Якщо виявиться, що все це дійсно так, то води на Європі вдвічі більше, ніж на Землі.
Метеоритні кратери на крижаній поверхні супутника Юпітера, зустрічаються рідше, ніж на нашому Місяці. Це говорить про те, що крижаний панцир утворився порівняно недавно - кілька мільйонів років тому.
Тут, звичайно, відразу ж виникає безліч питань. Чи могла на поверхні Європи існувати рідка вода? На такій відстані від Сонця?! Сьогодні там - мінус 130 оС! Розгадати цей парадокс - завдання нелегке. Проте вчені вже пропонують один з варіантів рішення.
Юпітер в 300 разів масивніший ніж Земля. У нього гігантське тяжіння. Такий силач, як Юпітер, звичайно ж може порушувати приливні хвилі не тільки в океані Європи, а й в її надрах. За рахунок внутрішнього тертя кори супутника об хвилі магми, як припускають автори гіпотези, і народжувало тепло в цьому далекому від Сонця небесному тілі.
Під багатокілометровим крижаним панциром може бути вода з плюсовою температурою, як у наших полярних океанах. У водах Європи (якщо вони існують), звичайно ж, абсолютна темрява. Але за нашим земним досвідом ми знаємо, що сонячне світло не обов'язкове для багатьох живих істот. У непроникній темряві на дні земних океанів живуть метрового розміру черв'яки трубчастої будови, повзають величезні равлики, крокують краби. Їм достатньо енергії, принесеної гарячими сірчистими джерелами, що б'ють на дні океану.
Ці факти дають підставу вважати, що і в океані Європи існують мікроби або навіть більш розвинені живі істоти.
У Центрі вивчення планет, що належить NASA хочуть відправити до Європи автоматичну станцію для посадки на лід. До її складу входить торпеда з великим запасом атомного палива. Досягнувши поверхні льоду, торпеда включить свою піч і розтоплюючи лід, буде в нього занурюватися, і так поступово дійде до води. Там від торпеди відокремиться крихітний підводний човен, який попливе, досліджуючи океан. Звичайно, буде передбачена система передач даних на Землю.
Є пропозиції випробувати цей проект на Землі. В Антарктиді російська станція "Восток" свого часу виявила озеро під чотирикілометровою товщею льоду. Воно сотні тисяч років відрізане від усього світу. При бурінні крізь лід російські вчені виявили у водах цієї унікальної водойми невідомі науці мікроорганізми. NASA пропонує вивчити спочатку антарктичне озеро тими ж способами, які розробляються для дослідження океану на Європі.
Життя на Землі демонструє й інші, не менш дивовижні свої можливості. Німецький біолог Карл Штеттер спостерігав організми, що живуть в киплячій воді гейзерів, в гарячих нафтових джерелах, в димлячих вулканічних кратерах. Майже всі ці "жаростійкі" мешканці Землі обходяться без повітря і світла. Астробіологи оцінюють сьогоднішній зліт знань про здатність життя всюди знаходити собі ніші як справжній переворот в наших уявленнях про живе.
Генеральна розвідка Всесвіту
"Якщо де-небудь у Всесвіті є інше життя, то вона настільки не схоже на наше, що ми при зустрічі її не впізнаємо", - такі думки швейцарського астронома Густава Таммані. Так думає, напевно, не він один. Але їм заперечують біологи. Є загальні принципи побудови тіла істоти, пристосованої до тих умов, які прийнято вважати придатними для життя. Наприклад очі - вони повинні якомога швидше подавати сигнал мозку про виникнення небезпеки. Тому практично у всіх зрячих істот очі розташовані поруч з мозком. Або таке неодмінне правило: розумне життя не може розвиватися у воді. Вода дуже сприятливе середовище для проживання.
Тіло переміщається тут легко, температура змінюється в незначних межах, погода залишається, можна сказати, постійною. Словом, тут немає нескінченних змін умов, які доводиться долати пристосуванням, еволюцією. Палеонтологи переконалися, що за два мільйони років звичайний річковий окунь зовсім не змінився. А на суші за цей же термін виділилася зі світу тварин і виникла людина...
Ріднить всіх мешканців планет основоположна єдність хімічного складу: рідка вода та вуглецеві ланцюжки. Теоретично роль вуглецю міг взяти на себе і кремній. Але, як зауважив з приводу ролі кремнію в живій природі астроном Сет Шостак: "Він свої шанси упустив".
Про густину населення Всесвіту говорить той факт, що ми не отримуємо ніяких сигналів з космосу, що протягом історії Землі нашу планету, по всій видимості, не відвідала жодна експедиція інопланетян. Адже у позаземних цивілізацій буди мільярди років на те щоб виявити нашу добре пристосовану для життя Землю...
Якщо навіть зустріч землян з високорозумними мешканцями найближчої сонячної системи взагалі ніколи не відбудеться, пошуки життя у Всесвіті все-таки для нас не будуть втраченим часом. "Одне тільки виявлення мікроба, який існує незалежно від земного життя, було б по праву визнано найбільшим досягненням науки всіх часів", - так визначив сенс пошуків позаземного життя австралійський фізик Пауль Девіс.
Вчені наполегливо займаються вивченням планет і сподіваються, що знайшли шлях, який дозволить їм виявити сліди неземного життя. Астрофізики з ЄКА - європейського космічного агентства - розробили відповідний проект, що отримав назву "Дарвін". Це генеральна розвідка значної частини нашої Галактики.
Треба побудувати безпілотну космічну станцію і відправити її за межі орбіти Марса. Станція повинна мати п'ять дзеркальних телескопів, кожен діаметром півтора метра. Зібрані в циліндр при старті телескопа конструкції в кінці маршруту мають розгорнутися в кільце діаметром 100 метрів. Телескопи будуть працювати узгоджено, як частини надгігантського приладу з площею дзеркала, рівній футбольному полю. Це стане можливим, якщо похибка в точності узгодження положення дзеркал не перевищить одну мільйонну частину міліметра. Старт станції намічений на 2009 рік.
Досконалість конструкції і ретельність її виконання потрібні, щоб уловлювати відбите далекими планетами світло. Зірка - господиня системи планет випромінює світла в кілька мільйонів разів більше, ніж її супутники. Спіймати в таких умовах відбите світло зірки від кулі розміром із Землю - це приблизно те ж, що, перебуваючи в Берліні, розглядати метелика-світляка, що пурхає поблизу автомобільної фари десь у Каїрі.
Але коли світло, відбите планетою, буде зловлене станцією, все, що йде далі, виглядає набагато простіше. Робиться спектральний аналіз атмосфери планети. За кількістю в атмосфері кисню можна судити, чи є на планеті життя, хоча б рослинність. Кисень хімічно дуже активний, і на планеті без життя його надзвичайно мало. А якщо виявляється високий вміст кисню – значить є організми, які його виробляють. Передбачається, що таким шляхом можна дізнатися і про присутність води.
Дотепним експериментом астрономи вже довели, що такий аналіз планетних атмосфер цілком надійний. Через рік після того, як стартував зонд "Галілей" і вже заглибився в космічні далі, його датчики були повернені у бік Землі. Надіслані зондом по радіо знімки нашої планети читалися однозначно: на цій планеті є життя, так показує її атмосфера.
За матеріалами vokrugsveta.ru.
Читайте також:
