Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Судя по разнообразию гипотез относительно состава 55 Рака e, сам факт наличия твердой поверхности далеко не всегда означает, что планета походит на Землю. Масса планеты может существенно различаться в зависимости от соотношения железа, силикатов и льда. При таком же размере, как у Земли, состоящая из одного лишь железа планета может весить почти как 4 наших Земли, тогда как масса планеты, в составе которой преобладает лед, будет равна 0,32 массы Земли. Если доля железа и силикатов в составе Кеплер-186 f такая же, как у нашей планеты, ее масса составляет 1,44 массы Земли. Таким образом, несмотря на сходство в размере, который всего лишь на 10% превышает размер Земли, масса ее может быть совсем другой — от трети до полутора масс нашей планеты. Столь значительный разброс в оценках массы означает, что разные ее значения будут соответствовать разным уровням гравитации и внутреннего давления. В итоге горные породы на такой планете могут не обладать той степенью подвижности, которая необходима для формирования магнитного поля. Различия в гравитации также приведут к различиям в составе захваченных планетой атмосферных газов.

Однако, как и в других случаях, мы можем посмотреть на эту ситуацию с иной точки зрения. Как показывают результаты моделирования воздействия звездных вспышек и звездного ветра на планету без магнитного поля в системах с красным карликом, подвержены ему могут быть только верхние слои атмосферы. Бурная активность звезды может обходить стороной поверхность планеты, не причиняя ей вреда. Впрочем, пока мы не исследуем атмосферы некрупных планет за пределами нашей Солнечной системы, все рассуждения об условиях на их поверхности будут носить во многом умозрительный характер.

Стоит также отметить, что на Земле жизнь присутствует даже в самых непривлекательных местах. Например, так называемые экстремофилы могут выживать (как следует из их названия) в условиях экстремальных температур, или при экстремальных уровнях кислотности, давления и сухости. Один из самых устойчивых к условиям внешней среды вид существ — тихоходки, или «водяные медведи», представляющие собой существа микроскопических размеров с четырьмя парами ног, — могут впадать в состояние анабиоза при температурах от –256 °C до +151 °C, выдерживать колоссальное давление в океанских впадинах и переносить в сотни раз большие дозы радиации, чем люди. Однако мы так до сих пор и не знаем, может ли жизнь зародиться в столь экстремальных условиях, или же она всего лишь адаптируется к ним в процессе эволюции.

Что касается Кеплер-186 f, то вполне возможно, что эта планета обитаема и на ней есть жизнь. Мы можем сказать, что ее месторасположение и размер не исключают такую возможность, но при этом не можем утверждать, что одни лишь эти факторы гарантируют пригодность для жизни. Учитывая, что Кеплер-186 f обращается вокруг красного карлика, жизнь на ней в любом случае должна очень сильно отличаться от жизни на нашей собственной планете. В полдень звезда в ее небе из-за близости к планете должна казаться на треть больше Солнца, но при этом яркость ее будет соответствовать яркости Солнца за час до заката на Земле. Возможно, этот скудно освещенный далекий мир и является дальним родственником Земли, но ее братом-близнецом он совершенно точно быть не может.

К ноябрю 2016 г. было подтверждено существование 93 планет, орбиты которых проходят в границах зон умеренных температур вокруг их звезд, и 217 планет, орбиты которых хотя бы частично пересекают эту область. У пяти из них радиус меньше 1,5 радиусов Земли, а поверхность — твердая. Самой маленькой и близкой по размеру к Земле является Кеплер-186 f.

Что это говорит нам о редкости миров, которые потенциально могут походить на Землю? Несмотря на немногочисленность обнаруженных маленьких планет, общее количество открытых новых миров огромно. Оно настолько велико, что мы можем сделать некоторые статистические выводы.

На основе данных о 2300 планетах, открытых к 2013 г. с помощью телескопа «Кеплер», можно предположить, что рядом с одной из шести звезд имеется планета размером в 80–125% размера Земли. Таким образом, вокруг 100 млрд звезд в Млечном Пути должно быть 17 млрд землеподобных миров. При расчете этого впечатляюще большого числа учитывалось как количество планет, которые могли быть пропущены при наблюдении, так и число возможных ошибок. Однако эти поправки относились только к планетам с периодами обращения менее 85 суток. Количество обнаруженных планет с большими периодами обращения было недостаточным для проведения полноценного расчета[34]. При столь недолгой продолжительности года большинство из этих 17 млрд миров слишком горячие и находятся за границами зоны умеренных температур.