Поиски внеземного разума превратились из научно-фантастического сюжета в реальность. За последние несколько лет астрономы открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы (так называемых экзопланет).По всей видимости, на каждую звезду в нашей галактике приходится в среднем как минимум по одной планете.
Существование такого количества планет повышает вероятность того, что, по крайней мере, на одной из них существует жизнь — и не исключено, что существует даже «близнец» Земли.
Это предположение превращает поиски признаков разумной жизни в космосе в серьезное научное предприятие, достойное прилагаемых усилий.
«От вопроса о том, существуют ли во Вселенной другие планеты, мы готовы перейти к следующему вопросу — есть ли на них жизнь, — говорит Ник Сиглер, главный технический специалист программы НАСА по изучению экзопланет. — Для НАСА это означает необходимость коренным образом пересмотреть свой подход к поискам внеземного разума и к будущему планетологии как науки».
Недавно мы разговаривали с исследователем Сарой Сигер, которая занимается поиском жизни на экзопланетах. Она уверена, что для этого необходимо анализировать атмосферный состав далеких миров.
Одна из технологий, предлагаемых в помощь Сигер и другим охотникам на инопланетян, на первый взгляд может показаться сумасбродной.
Идея заключается в том, чтобы отправить в космос аппарат под названием Starshade («Звездный зонтик»), внешне похожий на гигантский подсолнух.
Этот космический зонтик должен заслонять собой свет, идущий от далекой звезды — чтоб за ее планетами можно было наблюдать в телескоп и, возможно, обнаружить на них признаки жизни.
«Если наша цель — обнаружить близнеца Земли, скажем, в ближайшую пару десятилетий, то нам несомненно потребуется Starshade», — говорит Сигер, работающая в Массачусетском технологическом институте.
Дело в том, что яркость звезды, схожей по размерам с Солнцем, в 10 миллиардов раз превышает яркость планеты размером с Землю.
Единственная возможность для астрономов засечь хоть какой-то намек на внеземную жизнь (скорее всего, в виде микроорганизмов) — это каким-то образом заслонить свет, идущий от материнской звезды, чтобы можно было наблюдать в телескоп собственно за планетой.
Предлагаемая методика космического зонтика коренным образом отличается от основного метода, при помощи которого астрономы до сих пор открывали и изучали планеты за пределами Солнечной системы.
Из-за большой удаленности экзопланет, их малых размеров и слабой яркости ученые открывают их методами непрямого наблюдения — например, они регистрируют уменьшение яркости звезды при прохождении планеты по ее диску (так называемый транзитный метод), или же замеряют гравитационные возмущения звезды, свидетельствующие о наличии у нее планет.
Но для того чтобы обнаружить жизнь в космосе, требуется нечто новое.
Ученые рассчитывают путем анализа атмосферного состава экзопланет обнаружить присутствие химических элементов, указывающих на наличие жизни — таких как кислород, который составляет 20% земной атмосферы.
«Если на экзопланете нет жизни в виде растений или фотосинтезирующих бактерий, то и кислорода в ее атмосфере практически не должно быть», — отмечает Сигер.
По этой причине присутствие кислорода считается одним из наиболее достоверных признаков наличия живых организмов.
Однако побочными продуктами жизни на Земле являются, помимо кислорода, и другие газы, а инопланетная атмосфера может в этом смысле серьезно отличаться от земной.
Трудность заключается в том, чтобы установить происхождение химических элементов в атмосфере экзопланеты.
Хотя никто до сих пор не нашел никаких признаков жизни за пределами Земли, астрономам уже удалось проанализировать атмосферный состав ряда экзопланет.
Когда планета проходит по диску звезды, звездный свет проходит через ее атмосферу. При этом молекулы атмосферных газов поглощают световые волны определенной длины, в зависимости от химического состава атмосферы.
Устанавливая, какие именно волны оказываются поглощенными, астрономы могут определить, из каких газов состоит атмосфера.
Ученые надеются, что транзитный метод наблюдения можно будет использовать для более тщательного анализа атмосферы экзопланет при помощи новых мощных телескопов, таких как «Космический телескоп имени Джеймса Вебба», который планируется вывести в космос в 2018 г.
Не исключено, что телескоп Вебба сможет даже обнаруживать признаки жизни. «Возможно, нам с ним в этом отношении повезет», — говорит Сиглер.
Но транзитный метод годится лишь для планетарных систем, обращающихся вокруг небольших звезд спектра M, а не для звезд солнечного типа.
Поэтому Сигер и другие астрономы надеются на то, что проект Starshade воплотится в жизнь. (Один из видеороликов, размещенных в этой статье на английском языке, дает представление о принципе работы космического зонтика — Ред.)
Starshade планируют запустить и развернуть в комплексе с собственным телескопом — по достижении заданной точки в открытом космосе зонтик диаметром в 34 м раскроется.
Зубчатая форма его лепестков объясняется необходимостью убрать эффект дифракции, при которой световые волны огибают край зонтика и дают нежелательную засветку на телескоп.
Зонтик и телескоп затем будут разведены на расстояние до 50 000 км — почти в 4 раза больше диаметра Земли.
Воплотить эту идею будет непросто. Но ученые доказали на практике (в пустыне, при помощи лампы, макета космического зонтика и фотоаппарата), что данная технология будет работать.
Джереми Касдин из Принстонского университета, один из ведущих исследователей по проекту Starshade, проводит лабораторные тесты с масштабной моделью Starshade диаметром около 5 см — при этом длина моделируемой области составляет 78 м.
При условии достаточного финансирования и соблюдения графика НАСА может запустить Starshade уже в 2026 г.
«На данный момент мы не видим никаких технических препятствий к завершению работ по созданию Starshade и его запуску в следующем десятилетии», — говорит Касдин.
Starshade — не единственный проект, призванный заблокировать звездный свет. Его запуск совпадет с запуском WFIRST — космического телескопа нового поколения, который, как ожидается, будет нести на борту прибор под названием коронаграф, который способен отфильтровывать свет звезды непосредственно внутри телескопа.
«Неплохо иметь запасной вариант на случай, если основной план не сработает», — комментирует Сиглер.
Принцип работы коронаграфа проверен временем. Его изобрели в 1930-х для изучения короны Солнца.
Теперь же он может помочь астрономам с поисками близнеца Земли. Однако, по словам Сиглер, данная технология еще не вполне отработана.
Коронаграфы — это сложные и хрупкие приборы, очень чувствительные к высоким температурам и к вибрациям, вызванным работой системы ориентирования космического аппарата.
Любое нарушение точных настроек коронаграфа приведет к тому, что в телескоп попадет звездный свет и погубит результаты наблюдений.
Частично искажения можно компенсировать за счет применения в телескопе так называемых адаптивных (или деформируемых) зеркал, но существующие на данный момент телескопы не в состоянии засечь экзопланету земных размеров на фоне звездного света.
А вот Starshade, как ожидается, будет надежно блокировать звездный свет. Все что нужно для работы этой системы — телескоп относительно простой конструкции и небольших размеров.
Такой прибор будет довольно дешево и просто сконструировать. Кроме того, не исключено, что Starshade вообще не понадобится собственный телескоп — космический зонтик мог бы работать совместно с обсерваторией WFIRST.
Охота на планеты-близнецы Земли набирает темп. «Изучение экзопланет самых разных размеров само по себе очень важно для науки, но все-таки большинству из нас хотелось бы обнаружить экзопланету земных размеров», — говорит Касдин.
Если это произойдет, несомненно, следующим на очереди будет вопрос о наличии на такой планете жизни — и тогда проекты наподобие Starshade придутся очень кстати.
Комментариев нет:
Отправить комментарий