Экзопланеты земного типа список нового поколения

Экзопланеты земного типа список нового поколения

Волнение от экзопланет взлетело до небес, когда были обнаружены каменистые планеты, похожие на Землю и вращающиеся в обитаемой зоне некоторых из ближайших звезд. Но надежды на жизнь были разбиты высоким уровнем радиации, бомбардирующей эти миры. Планета Proxima b, находящаяся всего в 4,24 светового года от нас, получает в 250 раз больше рентгеновского излучения, чем Земля, и купается в смертельном уровне ультрафиолета. Как жизнь может вынести такую ​​бомбардировку? Астрономы Корнеллского университета говорят, что жизнь уже пережила эту жестокую радиацию, и у них есть доказательства. Директор Института Карла Сагана Корнеллского университета Лиза Кальтенеггер и ее научный сотрудник Джек О’Мэлли-Джеймс приводят их в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Современная жизнь на Земле произошла от существ, которые процветали во время мощнейшего ультрафиолетового излучения, даже превосходящего уровень на поверхности Proxima b. «Наша планета 4 миллиарда лет назад была хаотичным, облучаемым, горячим миром. Несмотря на это, жизнь каким-то образом зародилась, а затем эволюционировала», – пишут исследователи.

По словам астрономов, в настоящий момент на некоторых экзопланетах может происходить то же самое. Ученые смоделировали поверхностные ультрафиолетовые среды четырех ближайших к Земле миров, которые потенциально пригодны для обитания: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b и LHS-1140b.

Эти планеты вращаются вокруг красных карликов, которые в отличие от нашего Солнца бушуют, омывая свои планеты ультрафиолетовым излучением высокой энергии. Хотя точно неизвестно, какие именно условия преобладают на поверхности этих экзопланет, установлено, что звездные вспышки являются биологически разрушительными и могут вызывать эрозию атмосфер. Высокий уровень радиации провоцирует мутации или даже уничтожение жизненно важных молекул, таких как нуклеиновые кислоты.

Астрономы смоделировали различные атмосферные составы, от похожих на современную Землю до эродированных и бескислородных очень тонких атмосфер, которые плохо блокируют ультрафиолет. Модели показали, что по мере истощения атмосферы и снижения уровня озона ультрафиолетовое излучение с более высокой энергией начинает достигать поверхности. Исследователи сравнили модели с историей Земли, от 4 миллиардов лет назад до наших дней.

Хотя моделируемые планеты бомбардировались более высоким уровнем ультрафиолетового излучения, чем испускает современное Солнце, все же он был значительно ниже получаемого Землей 3,9 миллиарда лет назад.

«Учитывая, что жизнь зародилась на ранней Земле, ультрафиолетовое излучение не должно быть ограничивающим фактором для обитаемости планет, вращающихся вокруг красных звезд. Самые близкие соседние миры остаются интригующими целями для поиска жизни за пределами Солнечной системы», – сообщают авторы исследования.

Противоположный вопрос возникает для планет, вращающихся вокруг неактивных красных карликов, от которых поток ультрафиолета особенно мал: требует ли эволюция жизни высокого уровня излучения.

Чтобы судить о потенциальной обитаемости миров с различной степенью радиации, исследователи оценили показатели смертности на различных длинах волн ультрафиолета у экстремофилов Deinococcus radiodurans, одного из самых радиационно-устойчивых организмов.

«Не все длины волн ультрафиолета одинаково вредны для биологических молекул. Например, дозировка излучения при 360 нанометрах должна быть на три порядка выше, чем дозировка при 260 нанометрах, чтобы получить аналогичные показатели смертности в популяции этого организма», – говорят о результатах эксперимента авторы работы.

Исследователи отмечают, что многие организмы на Земле используют стратегии выживания, в том числе защитные пигменты, биофлуоресценцию и жизнь под землей, водой или камнями, чтобы справиться с высоким уровнем радиации, что может быть присуще и жизни в других мирах. Подземную жизнь будет труднее найти на далеких планетах, не имея телескопов, распознающих биосигнатуры в атмосфере.

«История жизни на Земле предоставляет нам богатую информацию о том, как биология может преодолеть проблемы окружающей среды, которые мы считаем враждебными», – заключил Джек О’Мэлли-Джеймс.

NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyl Планета Kepler-452b в представлении художника

Астрономы уже нашли достаточно много экзопланет, являющихся потенциально жизнепригодными. В новой работе специалисты сфокусировались на количестве ультрафиолетового излучения, исходящего от родительской звезды и способного, как предполагается, способствовать развитию жизни: на этой основе исследователи определили планеты, на которых могла появиться жизнь наподобие жизни на нашей планете.

«Жизнь, как мы знаем, требует множество молекулярных структур, выполняющих различные функции внутри клетки, — объясняет астрофизик Пол Риммер (Paul Rimmer) из Кембриджского университета. — В том числе ДНК, РНК, белки и клеточные мембраны, которые состоят из относительно простых строительных блоков (липидов, нуклеотидов и аминокислот). Долгое время то, откуда появились данные строительные блоки, оставалось загадкой, однако недавно важные открытия помогли определить, каким образом они появились на поверхности Земли».

«К примеру, — объясняет Риммер, — подсвечивание ультрафиолетом синильной кислоты (химическое соединение, существующее в природе) в воде, при наличии отрицательно заряженного иона, такого как бисульфит, приводит к появлению простых сахаров». При подходящих условиях синильная кислота — которая в больших количествах содержится в протопланетных дисках — и отрицательно заряженный ион могут произвести огромные концентрации строительных блоков для жизни, однако для этого им необходим ультрафиолет.

Читайте также:  Планеты солнечной системы на 2018 год

В 2015 году исследователи продемонстрировали это экспериментально. Так, с помощью УФ-излучения и синильной кислоты им удалось создать липиды, аминокислоты и нуклеотиды, являющиеся компонентами живых клеток, однако без использования ультрафиолета реакция не состоялась.

Риммер и другие ученые использовали эти данные для нового исследования. Специалисты сравнили количество примененного УФ-излучения в эксперименте 2015 года с излучением, исходящим от звезд в системах планет — кандидатов «Кеплера» (потенциально жизнепригодных экзопланет, обнаруженных космическим телескопом «Кеплер»). На основании расчетов исследователи определили так называемую зону абиогенеза — расстояния от звезды, на котором планета получала бы достаточно УФ-излучения. (В список кандидатов «Кеплера» входят каменистые планеты, находящиеся в зоне обитаемости: не слишком близко и не слишком далеко от звезды — чтобы на планете могла существовать жидкая вода.)

Важно, как отмечается, чтобы звезда обладала температурой, схожей с таковой у Солнца: тогда зона обитаемости и зона абиогенеза пересекаются. Более холодные звезды же обычно испускают УФ-излучение в недостаточном количестве — если, конечно, на них не происходят частые вспышки: способны ли последние привести к возникновению строительных блоков для жизни, пока, как отмечают исследователи, остается неизвестным.

Планета Kepler 452-b (из-за возможного сходства с Землей ее назвали «Земля 2.0»), как установили специалисты, входит как в зону обитаемости, так и в зону абиогенеза. Кроме того, по словам исследователей, планета Kepler-62e, вероятно, входит в зону абиогенеза, однако она может быть не каменистой.

Телескоп «Кеплер», обнаруживший множество планет за пределами нашей Солнечной системы, в скором времени прекратит работать (у аппарата, как известно, заканчивается топливо). Однако на замену ему уже был запущен космический телескоп TESS (недавно он официально приступил к поиску экзопланет). Помимо этого, NASA готовится запустить мощнейший телескоп «Джеймс Уэбб» — его запуск, правда, постоянно переносят и сейчас он ожидается в мае 2020 года.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Кратко о результатах работы сообщается в материале на сайте The Conversation.

Экзопланеты и все о них: новости, типы экзопланет, методы обнаружения и др.

Экзопланеты или внесолнечные планеты — планеты, обращающиеся вокруг звезд за пределами Солнечной системы.

На конец июня 2015 года астрономы подтвердили существование 1931 экзопланеты, каждая из которых обращается вокруг звезд за пределами Солнечной системы. Еще 4500 экзопланеты имеют статус надежных кандидатов и более 10 тысяч — статус возможных кандидатов. Однако это только начало поисков. По самым скромным оценкам количество планет только в нашей галактике не должно быть менее 100 млрд. 10 млрд из них должны быть похожими на нашу Землю, из них в свою очередь около 500 миллионов находятся в обитаемой зоне своих звезд и теоретически способны поддерживать жизнь.

Только вдумайтесь в эти цифры: 500 млн потенциально обитаемых миров в одном только Млечном Пути! А сколько их в бесконечной Вселенной среди бесконечного множества галактик? Какое невообразимо большое разнообразие конфигураций звездных систем и типов экзопланет, а вполне возможно, и форм жизни ждут чтобы их открыли.

Как ищут экзопланеты?

Однако открыть новую внесолнечную планету не так то и просто. В сравнении со звездами они чрезвычайно малы и в лучшем случае способны лишь отражать незначительную часть света звезды, в худшем — темны как уголь. Поэтому все перспективные методы обнаружения экзопланет являются косвенными или непрямыми. Наиболее эффективный из них — транзитный, суть которого состоит в фиксировании изменения светимости звезды при проходе транзитом по ее диску экзопланеты. Этим метод пользуются орбитальный телескоп НАСА Кеплер и наземная роботизированная обсерватория SuperWASP, которые на данный момент являются безоговорочными лидерами по числу открытых внесолнечных планет.

1. Транзит экзопланеты по диску звезды. 2. Падение кривой блеска звезды, свидетельствующее о наличии планеты.

Методы поиска внесолнечных планет:

Метод Доплера (метод радиальных скоростей). Суть: регистрация минимальных красных (доплеровских) смещений спектра звезды, которые возникают в результате того, что по мере обращения планета как бы раскачивает звезду. Метод также позволяет определить многие орбитальные характеристики экзопланеты, а в сочетании с транзитным способом — ее плотность и массу.

Сочетание двух первых методов дает наилучшие результаты.

Гравитационное микролинзирование. Суть: между наблюдателем и объектом наблюдения должна находится массивная звезда, которая своим гравитационным полем фокусирует свет наблюдаемого объекта, т.е. выступать в роли гравитационной линзы. Если у звезды-линзы имеются планеты, то кривая ее блеска будет ассиметричной.

Астрометрия. Суть: фиксация изменений собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. В будущем с запуском новых инструментов на этот способ возлагаются большие надежды.

Читайте также:  Как нажать выполнить в windows 7

Радионаблюдение пульсаров. Если вокруг пульсара есть планеты, то излучаемый сигнал имеет колебательный характер.

Непосредственное (прямое) наблюдение. Пока напрямую возможно обнаружить исключительно большие, горячие и удаленные от своих солнц планеты. Ожидается, что передовой телескоп им. Джеймса Вебба изменит ситуацию в лучшую сторону.

Что касается статистики, то экзопланеты были найдены приблизительно у 10% звезд включенных в программы поиска.

Типы экзопланет

Если совсем утрировать, то можно сказать, что нет двух одинаковых звездных систем. Практически все обнаруженные конфигурации довольно сильно отличаются друг от друга и от Солнечной системы в частности. Соответственно и экзопланеты не всегда бывают похожими на знакомые нам 8 планет.

Классификация по элементному составу:

Классификация по температуре поверхности / удалению от звезды:

  • Холодные — средняя температура поверхности ниже -50 °C.
  • Теплые. Как потенциально пригодный для жизни класс в свою очередь делятся на 3 подгруппы:
  • психропланеты — температура от −50 до 0 °C;
  • мезопланеты — температура от 0 до 50 °C;
  • термопланеты — температура от 50 до 100 °C;
  • Горячие — температура выше +100 °C
  • Классификация по размерам:

    • Миниземли — железные, силикатные, реже углеродные планеты, размером с Землю и меньше.
    • Суперземли — как правило, силикатные планеты, с массой от 2 до 10 масс Земли. На данный момент относятся к одним из наиболее распространенных.
    • Планеты-гиганты — крупные газовые и ледяные планеты, размером с Уран и больше.

    Стоит также отметить, что существует зависимость размеров планеты от ее элементного состава: чем легче основные элементы, тем больше диаметр.

    Кроме того, так сказать без классификации, выделяют такие типы экзопланет:

    Горячий юпитер/нептун — крупная газовая планета размером с Юпитер/Нептун и больше, орбита которой расположена очень близко к звезде (менее 150 млн км).

    Холодный юпитер/нептун — экзопланеты, похожие по своим физическим и орбитальным характеристикам на газовых гигантов Солнечной системы.

    Рыхлая планета (сверхгорячий сатурн) — такие тела имеют очень низкую плотность (менее 0,5 грамм/см³) и очень близко расположены к светилу, вследствии чего их собственная гравитация не в силах противостоять тепловому расширению и размеры планеты увеличиваются. Самая известная рыхлая планета WASP-17b имеет плотность 0,1 грамм/см³, что ниже плотности пенопласта.

    Хтоническая планета — горячий твердый остаток (ядро), возникший в результате улетучивания внешних слоев горячего юпитера/рыхлой планеты. Яркий пример — COROT-7 b — остаток газового гиганта, ныне представляющий собой постоянно бушующий лавовый океан с температурой около +2600°C.

    Хтоническая планета COROT-7 b в представлении художника.

    На данный момент самыми распространенными типами внесолнечных планет являются горячие нептуны, суперземли и горячие юпитеры. Однако причину подобного порядка можно списать на не совершенство методов обнаружения, поскольку землеподобные тела на современном оборудовании открыть пока достаточно сложно.

    Жизнепригодные и потенциально обитаемые экзопланеты

    Миллиарды долларов на поиски далеких миров выделяются не ради удовлетворения любопытства или каких-то эфимерных целей. Человечество хочет узнать одни ли мы во Вселенной. И хотя точный ответ на этот вопрос может открыться только будущим поколениям, определенные подвижки в этом направлении уже есть.

    Еще каких-то 20 лет назад Земля была единственным известным нам миром во Вселенной, способным поддерживать жизнь. Сегодня науке известно немногим менее 2000 экзопланет самых разных типов. Да, Земля по-прежнему является уникальной и неповторимой планетой, но уже далеко не единственной, которая в состоянии предложить оптимальные для жизни условия.

    Название Индекс подобия Земле (англ. ESI) Общий уровень жизнепригодности (англ. SPH) Масса (земных масс) Расстояние от Солнца (св.лет)
    Земля 1,00 0,88 1,00
    Kepler-438b 0,90 0,88 1,2-1,4 470
    Kepler-296e 0,85 0,88

    3-4

    1089.6 KOI-3010.01 0,84 0,93

    2

    1213.4 Gliese 667 Cc 0,84 0,64 3.8 23.6 Kepler-442b 0,83 0,98

    2

    1291.6 Kepler-62e 0,83 0,96

    3

    1200 Kepler-452b 0,83 0,96 4.7 1402 Gliese 832 c 0,81 0,96 5,4 16,1

    По состоянию на конец 2015 года только 8 экзопланет имеют Индекс подобия Земле (англ. Earth Similarity Index — ESI) выше 0,8, что соответствует силикатным планетам земной группы, которые в состоянии удерживать плотную атмосферу с умеренными температурами и поддерживать биологическую жизнь.

    Отдельно стоит отметить, что при помощи ESI оценивают только землеподобные планеты, не беря во внимание остальные типы, которых как не сложно догадаться большинство. Вообще следует понимать, подобная Земле и жизнепригодная экзопланета — это далеко не одно и тоже. Вполне вероятен сценарий, что многие землеподобные экзопланеты окажутся стерильными, а какой-нибудь газовый гигант с водяной атмосферой, расположенный в центре обитаемой зоны своего солнца, стал домом для невиданных форм жизни.

    HD 69830 d больше похоже на Нептун, чем на Землю. Но в тоже время на этом гиганте сформировались вполне оптимальные для жизни условия.

    Ярким примером последних может оказаться HD 69830 d. Это относительно крупная ледяная планета с каменным ядром, масса которой равна почти 19 земным. Она находится в обитаемой зоне своей звезды, средняя температура ее поверхности равна 11 С, в атмосфере содержится большое количество пара, и возможно жидкая вода присутствует в верхних слоях. Чем не кандидат на звание потенциально обитаемого мира.

    Читайте также:  Определите длину кратчайшего пути между пунктами

    Ближайшие экзопланеты

    Название Расстояние от Солнца (св.лет) Масса Класс экзопланеты Краткое описание
    Альфа Центавра B b 4,37 1,11 земных масс горячая миниземля Землеподобная каменистая планета. Слишком близко расположена к звезде. Температура поверхности 1200°C.
    Эпсилон Эридана b, Эпсилон Эридана c 10,5 1,55 ± 0,24 массы Юпитера / 0,1 массы Юпитера холодный юпитер / вероятно, холодная суперземля Далекие, холодные и не пригодные для жизни экзопланеты. Вероятность существования других планет в этой системы оценивается высоко.
    Groombridge 34 А b 11,6 5,35 земных масс горячая суперземля
    Эпсилон Индейца А b 11,73 > 1 массы Юпитера холодный юпитер Статус экзопланеты на данный момент не подтвержден. Вероятность существования других планет в этой системы оценивается высоко.
    Тау Кита b, c, d, e и f 11,73 2 / 3,1 / 3,6 / 4,3 / 6,6 земных масс первые три — горячие суперземли, последние — теплые суперземли Пять экзопланет системы Тау Кита вращаются вокруг солнцеподобной звезды. Две последние находятся в обитаемой зоне, теоретически являются жизнепригодными.
    Каптейн b и Каптейн c 12,76 4,8 / 7 земных масс теплая суперземля или газовый карлик / неизвестно Каптейн b — старейшая из потенциально жизнепригодных экзопланет, ее возраст 11,5 млрд лет. Она расположена в обитаемой зоне; полный оборот делает за 48 суток.
    .
    Глизе 832 c 16,16 5,4 земных масс теплая суперземля Температура на поверхности колеблется от -20 до +50 °C. Имеет индекс подобия Земле 0,81.
    .
    Глизе 667 C c 22,7 3,8 земных масс теплая суперземля Глизе 667 C c — наиболее вероятное пристанище внеземной жизни в относительной близости от Солнца. Средняя температура на поверхности +27 °C. Имеет индекс подобия Земле 0,84.

    Отдельно отметим, что наблюдения за ближайшей к нам звездной системой Альфа Центавра ABC, расчеты и компьютерное моделирование указывают на возможность существования землеподобной экзопланеты в зоне обитаемости компоненты В, но проверить эти данные инструментально пока не получается.

    Рекордные экзопланеты

    Самая тяжелая экзопланета земного типа: Kepler-10c. Эта планета в 17 раз тяжелее Земли, что в 99% случаев свойственно для газовых и/или ледяных гигантов, но Kepler-10c — каменная.

    Самая старая экзопланета земного типа: Каптейн b. Возраст системы Каптейна, состоящей из красного субкарлика и двух планет, составляет 11,5 млрд лет.

    Самая старая экзопланета: HIP 1195 b и c. Возраст 12,8 млрд лет.

    Самая большая экзопланета: HAT-P-32 b. Ее диаметр в 2,037 раза больше, чем у Юпитера. Прежний рекордсмен, рыхлый газовый гигант WASP-17b больше Юпитера в 1,99 раза, но он довольно быстро продолжает увеличиваться за счет теплового расширения.

    Самая маленькая экзопланета: KOI-961 d. Ее радиус 0,57 земных, иначе говоря она меньше практически вдвое.

    Наивысшая плотность: PSR J1719−1438 b. Около 23 грамм/см³. Для сравнения удельный вес железного Меркурия равен всего 5,427 г/см³. Состоит из кристаллического углерода, вероятно из алмаза.

    Наименьшая плотность: WASP-17b. Около 0,08-0,15 грамм/см³. Кубический метр вещества этой планеты весит меньше кубометра пенопласта.

    Самая темная (наименьшее альбедо): TrES-2 b. Этот газовый гигант отражает по разным оценкам от 0,04 до 1% падающего на него света. Даже абсолютно черное, матовое тело отражает в разы больше света.

    Самая большая система колец: J1407b. Собственно, это пока единственная открытая экзопланета с кольцами, но зато с какими. Система состоит из 30 отдельных колец, которые от края до края простираются на 120 млн км. Для сравнения у Сатурна 7 колец, а их диаметр 250 тыс км.

    Наибольшее количество звезд в системе: KIC 4862625. Эта планета была обнаружена в системе 30 Ari, состоящей из 4-х звезд. Должно быть, там не бывает ночи.

    Наибольшее количество планет в системе: система HD 10180. На данный момент обнаружено 9 планет.

    Самый долгий год: Фомальгаут b. 876 земных лет.

    Самый короткий год: 55 Рака e. 17,5 часов.

    Самая удаленная от нас: OGLE-2005-BLG-390L b. Находится в 21 500 световых годах. Кроме того, получены свидетельства наличия экзопланеты в галактике Андромеды на расстоянии 2,52 млн световых лет и у в системе двойного квазара Q0957+561 на удалении 3,7 млрд световых лет.

    Наиболее близкие друг к другу планеты: Kepler-36 b и Kepler-36 c. Каждые 97 суток эта парочка сближается до расстояния 1,9 млн км, что всего в 5 раз больше расстояния от Земли до Луны.

    Ссылка на основную публикацию
    Что такое адрес сервера на телефоне
    Блог о модемах, роутерах и gpon ont терминалах. Частенько пользователи планшетов и смартфонов на Андроид сталкиваются с тем, что подключившись...
    Что значит загрузочная флешка
    Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку...
    Что значит заблокировать сообщение в телефоне
    Текстовые сообщения очень удобны – ведь с их помощью вы можете получить информацию от другого абонента даже в тот момент,...
    Что такое аккумулятор слайдер
    Кроме достоинств, у литий-ионных аккумуляторов имеется немало минусов: Не выносят перезаряда. Подача тока на элемент питания должна быть прекращена, когда...
    Adblock detector