«Ми гадали, на якій планеті починати пошуки життя. Тепер знаємо», — так красиво описує відкриття астроном із Вашингтонського університету Рорі Барнз. На орбіті найближчої до Сонця зірки Проксима Центавра є планета. Вона важить не набагато більше за Землю, а тому, як можна припустити, є кам’янистою. І обертається у придатній для життя зоні своєї зірки, а це означає: якщо на планеті є атмосфера, то температура її поверхні може бути достатньо сприятливою для існування там рідкої води.
У такому разі це надзвичайне відкриття для доктора Барнза та інших астробіологів. Об’єкт власне виявила міжнародна команда астрономів: вони полювали на планети з телескопами Європейської південної обсерваторії (ESO) в пустелі Атакама (Чилі). Учені не побачили нову планету безпосередньо (а дійшли висновку про її існування з огляду на те, як від неї відбивається світло материнської зірки). У роботі, яка вийшла в журналі «Nature», дослідники описали те, що змогли дізнатися про планету. Проксима Центавра b (так її назвали) може важити в 1,3–3 рази більше за Землю й робить повний оберт навколо материнської зірки за 11 днів. Отже, відстань від неї до зорі становить 7 млн км, що менше за 1/20 відстані між Землею і Сонцем. Помірні умови на такій відстані від зорі на планеті можуть зберігатися лише тому, що Проксима — червоний карлик, тобто вона значно холодніша за Сонце.
Проксима Центавра b не єдина екзопланета земних габаритів, яка обертається в придатній для життя зоні зірки. Є ще кільканадцять інших. Але вона найближча до Землі: до неї лише чотири світлові роки, тож думка про можливість відрядити туди космічний корабель (бодай крихітний) здається неймовірною, але не зовсім абсурдною. До того ж її ретельно вивчатимуть із самої Землі.
Ніс до носа
Швидше за все, дослідження відбуватиметься під керівництвом ESO. Дані, які допомогли відкрити Проксиму Центавра b, надійшли із телескопа діаметром 3,6 м у Ла-Сілья (Чилі). Але ESO будує також набагато більший пристрій, 39-метровий Європейський надвеликий телескоп (E-ELT), в іншій точці Чилі. Від кінця 2000-х років команда ESO під проводом астрофізика Маркуса Каспера розробляє спеціальний інструмент для виявлення планет — екзопланетну камеру зображень і спектрограф (англійською EPICS) для монтажу на цьому телескопі. Камера доктора Каспера коштує €50 млн ($56 млн), тож постійно виникали запитання, чи варта вона цих грошей. Але EPICS має кращий шанс отримати справжні зображення Проксими Центавра b і зробити аналіз її атмосфери, ніж будь-який інший інструмент у світі (чи за його межами). Нині в її майбутньому навряд чи варто сумніватися.
Дивіться також: Кращі фотографії Землі з космосу від астронавта НАСА
Проблема астрономів, які намагаються хоч одним оком побачити Проксиму Центавра b, в тому, що, хоча планета перебуває близько до Землі за міжзоряними мірками, до своєї материнської зорі вона ще ближче. Якщо дивитися із Землі, зірку й планету розділяють лише 0,035 дугової секунди (дугова секунда — це 1/3600 частина градуса). Тож для отримання роздільного зображення цих двох об’єктів потрібен телескоп із настільки високою роздільною здатністю, що давала б змогу «побачити» ліву і праву фари зустрічного автомобіля в Денвері десь із Берліна.
Далі ще гірше. Проксима Центавра — тьмяна зірка (знімок угорі зроблений космічним телескопом Hubble), але вона все одно більш ніж у 10 млн разів яскравіша, ніж має бути за розрахунками її планета. Якщо порівняти їх із фарами авто в Денвері, то одна з них мала б бути наче плавильна піч із відчиненими дверцятами, а друга — як маленька свічечка. Саме через це таку важливу роль у процесі відіграють телескоп E-ELT і пристрій EPICS. Останній має коронограф — крихітний щиток, який закриває світло зірки так, що можна побачити сусідні планети. На жаль, коронограф зменшує роздільну здатність телескопа, тобто, щоб узагалі зауважити об’єкт, потрібен іще більший телескоп. Щоб спостерігати Проксиму Центавра b з коронографом на інфрачервоних хвилях, які, ймовірно, дадуть оптимальну інформацію про її атмосферу, потрібен телескоп діаметром щонайменше 20 м, а ще краще 30 м.
Два інші (крім E-ELT) великі телескопи зараз у стадії розробки. Але Гігантський Магелланів телескоп (теж у Чилі), має робочий діаметр лишень 24,5 м, а через його конструкцію коронограф використовувати проблематично. А 30-метровий телескоп було задумано для роботи на Гаваях, у Північній півкулі. Проксиму Центавра видно на південному небі, тому вивчати її на північ від екватора не так легко.
На Проксиму Центавра b, чи бодай на її атмосферу, можна спробувати подивитися ще одним способом. Планету відкрили завдяки вимірюванню променевої швидкості, але є шанс (приблизно 1 із 67), що її можна помітити ще й методом транзитної фотометрії. Для цього потрібно, щоб планета і її зоря перебували в одній площині із Землею і при спостереженні із Землі планета проходила перед диском зірки, роблячи її світло тьмянішим. Різноманітні телескопи Південної півкулі вже чекають на 0,5-відсоткове потьмяніння яскравості Проксими Центавра, яке можна буде помітити при проходженні перед нею Проксими Центавра b. Якщо це відбудеться, вчені зможуть досліджувати різницю між спектром зорі, коли планета ховається за нею, і спектром, виміряним при проходженні перед нею.
Веселкові мости
Найцікавіше у спектрі планети незалежно від способу вимірювання — це те, що він може показати вміст води й хімічний склад атмосфери Проксими Центавра b, коли вона цю атмосферу має. А так, своєю чергою, можна зрозуміти, чи є на ній життя. Життя на Землі залишає слід свого існування в атмосфері у формі кисню. Його виділяють рослини, і елемент цей настільки реактивний, що швидко зник би з повітря, якби припинився фотосинтез. Тому якби в атмосфері Проксими Центавра b знайшовся оксиген, серед багатьох учених це викликало б неабиякий ажіотаж. Утім, не факт, що виправданий, адже він може потрапляти в атмосферу й іншими, небіологічними, способами, наприклад у процесі розкладання води під дією ультрафіолетового світла. Найкращим підтвердженням присутності життя стало б виявлення одночасно й кисню, й молекул біологічного походження, які не можуть довго існувати в його присутності, тож процес їх виробництва має бути постійним.
Читайте також: The Economist: Спровадження астронавтів на Марс у 2023-му році коштує приватній компанії $6 млрдм
На Землі під цей опис підходять закис азоту й метан, хоча ці молекули фігурують у надто низьких концентраціях, аби їх можна було помітити з відстані кількох світлових років. Але Девід Кетлінґ, колега доктора Барнза з Вашингтонського університету, наголошує, що існують моделі планетних атмосфер, у яких метан біологічного походження може накопичуватись у значних кількостях на планетах типу Проксими Центавра b. Якщо дослідження спектрів покаже одночасну присутність метану й оксигену, ймовірність існування життя на Проксимі Центавра b різко зросте.
Шукати життя на Проксимі Центавра b можна й за допомогою радіосигналів. Загалом живі організми не продукують випромінювання на радіочастотах. Але розумне життя — так, принаймні на Землі. І це земне життя трішки намагається шукати подібні сигнали в Космосі: ці зусилля відомі під назвою «пошук позаземного розуму», або ж SETI. Протягом минулих десятиліть у межах SETI тривали дослідження Проксими Центавра, але обладнання було не надто чутливе до сигналів. Якби мешканці Проксими Центавра b цілодобово посилали потужні сигнали в напрямку Землі, їх зафіксували б; та якби вони просто використовували радіо для власних потреб, як це роблять радіостанції та радарні системи на Землі, то залишилися б непомічені.
Однак зараз відбувається співпраця між великим новим проектом SETI, що фінансований російським мільярдером і любителем космічних досліджень Юрієм Мільнером, та австралійським радіотелескопом Parkes і масивом телескопів Karoo (MeerKAT) у Південній Африці. За словами астрофізика Каліфорнійського університету в Берклі Дена Вертаймера, задіяного в програмі Мільнера, тепер Проксимі Центавра b дістанеться значно більше уваги.
Наявність розумного життя в найближчій до Землі планетній системі, звісно, дуже сумнівна. І навіть присутність будь-якого виду життя на Проксимі Центавра b аж ніяк не гарантована. Передусім є сумніви щодо того, наскільки атмосфери можуть виникати і зберігатись на планетах навколо червоних карликів. Такі зорі більшу частину свого життя негарячі, але на ранніх стадіях горять дуже яскраво. Якщо планета перебуває достатньо близько до такої зірки, щоб залишатись теплою пізніше, то за коротку фазу палаючої юності її атмосфера може вигоріти. Та навіть якщо така доля омине Проксиму Центавра b, планета все одно зоставатиметься в потужному магнітному полі зорі й під спалахами її корони. Загалом червоні карлики тьмяні, утім, на них часто трапляються найрізноманітніші вибухи і спалахи, а рентгенівське випромінювання просто зашкалює. Через ці чинники атмосфері зберегтися на такій планеті може бути складно, та й для життя вона не дуже.
Подорож починається
Утім, усі ці сумніви не завадять людям шукати й далі. Відкриття Проксими Центавра b може пришвидшити плани зі створення космічних телескопів, розроблених спеціально для спостереження за екзопланетами відповідно до методу так званої зоряної тіні, тобто закриття світла від материнських зірок, а не коронографа. Зоряна тінь — це другий космічний апарат, який рухається в одній формації з телескопом і затуляє зорю, залишаючи видимою тільки планету.
Читайте також: Як Сергій Корольов партію надурив та інші історії
Найрадикальніша форма продовження досліджень — ідея міжзоряного польоту, над якою працює Мільнер паралельно зі своїм проектом SETI. Концепція полягає в тому, що промені світла створюють тиск; потужний лазер, наведений на космічний апарат із низькою масою, може в принципі розігнати його до значної швидкості, порівняно зі швидкістю світла. На практиці зробити це буде надзвичайно важко. Знадобляться сотні тисяч спряжених разом лазерів, які повинні утворити єдиний суцільний промінь потужністю близько 100 ГВт. Це приблизно дорівнює масимальному споживанню електроенергії Францією. Космічний апарат повинен, окрім того, важити лише кілька грамів, щоб він міг перебувати на вістрі променя й не підсмажитися; його треба захистити від зіткнень на великій швидкості з часточками пилу, з якими він обов’язково зустрічатиметься в дорозі; а ще потрібно знайти спосіб транслювати дані на Землю, коли зонд досягне місця призначення. Але це може виявитися можливим. За наступні шість років програма Мільнера Starshot планує витратити десятки мільйонів доларів на випробування. Якщо результати будуть обнадійливі, він може спробувати створити експериментальну установку для «вистрілювання» крихітних об’єктів лазером на найвищих швидкостях, котрих будь-коли досягала будь-яка машина за винятком прискорювача елементарних часток.
Задум реального польоту до Проксими Центавра b може видаватися вкрай зухвалим, але він підкреслює найголовніше у відкритті цієї планети. Тепер вивчення екзопланет набуло нової конкретики. Це більше не питання статистики, моделей і населення, а питання конкретного небесного тіла в конкретному місці, яке можна вивчати на предмет наявності життя всіма можливими методами. Пошуки навколо інших сусідніх зірок, разом із більше схожими до нашого Сонця сестричками Проксими Центавра — Альфами Центавра А і В, виявлять іще більше таких об’єктів. Але Проксимі Центавра b вже належатиме особливе місце: вона найближча і найперша.
© 2011 The Economist Newspaper Limited. All rights reserved
Переклад з оригіналу здійснено «Українським тижнем», оригінал статті опубліковано на www.economist.com