Космический телескоп Kepler предназначен для поиска планет, пригодных для жизни
Америка присоединяется
В 2008 году NASA планирует запустить в космос первый американский аппарат, предназначенный для изучения экзопланет. Это будет автоматическая станция Kepler. Она названа именем немецкого астронома, который в XVII веке установил законы движения планет вокруг Солнца. С помощью космического телескопа диаметром 95 см, способного одновременно следить за изменениями яркости 100 000 звезд, планируется найти около 50 планет размером с Землю и до 600 планет с массой в 2—3 раза больше земной. Поиск будет проводиться путем регистрации периодического ослабления света звезды, вызванного прохождением на ее фоне планеты. К сожалению, у этой простой и наглядной методики есть один недостаток — она позволяет увидеть только те планеты, которые оказываются на одной линии между Землей и звездой, а множество других, кружащихся в наклонных плоскостях, остаются незамеченными. За 4 года Kepler должен подробно изучить два сравнительно небольших участка неба, каждый размером с «ковш» созвездия Большой Медведицы. Результаты работы этого телескопа позволят построить своего рода «периодическую таблицу» планетных систем — классифицировать их по особенностям орбит и другим свойствам. Это даст представление о том, насколько типична или уникальна наша собственная Солнечная система и какие процессы привели к формированию планет, в том числе и Земли.
Галактическая экосфера
Наибольший интерес, конечно, вызывают те экзопланеты, на которых возможно существование жизни. Чтобы целенаправленно начать искать в космосе «братьев по разуму», надо сначала найти планету с твердой поверхностью, на которой гипотетически они могли бы жить. Вряд ли инопланетяне летают внутри атмосфер газовых гигантов или плавают в глубинах океанов. Кроме твердой поверхности нужны еще и комфортная температура, а также отсутствие вредных излучений, несовместимых с жизнью (по крайней мере, с известными нам формами жизни). Пригодными для обитания считаются такие планеты, где есть вода. Поэтому средняя температура на их поверхности должна быть около 0°С (она может существенно отклоняться от этой величины, но не превышать +100°С). Например, средняя температура на поверхности Земли +15°С, а размах колебаний от –90 до +60°С. Области космоса с условиями, благоприятными для развития жизни в том виде, который известен нам на Земле, астрономы называют «зонами обитания». Планеты земного типа и их спутники, находящиеся в таких зонах, — это наиболее вероятные места проявления внеземных форм жизни. Возникновение благоприятных условий возможно в тех случаях, когда планета располагается сразу в двух зонах обитания — в околозвездной и галактической.
Околозвездная зона обитания (иногда ее называют также «экосфера») — это воображаемая сферическая оболочка вокруг звезды, в пределах которой температура на поверхности планет допускает наличие воды. Чем жарче звезда, тем дальше от нее находится такая зона. В нашей Солнечной системе такие условия есть только на Земле. Ближайшие к ней планеты, Венера и Марс, расположены как раз на границах этого слоя — Венера — на жаркой, а Марс — на холодной. Так что местоположение Земли весьма удачно. Окажись она ближе к Солнцу, океаны испарятся, а поверхность станет раскаленной пустыней. Дальше от Солнца — произойдет глобальное оледенение и Земля превратится в морозную пустыню. Галактическая зона обитания представляет собой ту область пространства, которая безопасна для проявления жизни. Такая область должна находиться достаточно близко к центру галактики, чтобы содержать много тяжелых химических элементов, необходимых для формирования каменных планет. В то же время эта область должна быть на определенном удалении от центра галактики, чтобы избежать радиационных всплесков, возникающих при взрывах сверхновых звезд, а также — губительных столкновений с многочисленными кометами и астероидами, которые могут быть вызваны гравитационным воздействием блуждающих звезд. Наша Галактика, Млечный Путь, имеет зону обитания на расстоянии примерно 25 000 световых лет от своего центра. И вновь нам повезло с тем, что Солнечная система оказалась в подходящей области Млечного Пути, в которую входят, как считают астрономы, лишь около 5% от всех звезд нашей Галактики.
Будущие поиски планет земного типа возле других звезд, планируемые с помощью космических станций, нацелены именно на такие благоприятные для жизни области. Это позволит существенно ограничить зону поиска и даст надежду на обнаружение жизни вне Земли. Список из 5 000 наиболее перспективных звезд уже составлен. Первоочередному изучению будут подвергнуты окрестности 30 звезд из этого списка, расположение которых считается наиболее благоприятным для возникновения жизни.
«Флотилия» Darwin будет состоять из трех таких телескопов с рабочим зеркалом диаметром 3,5 м и солнцезащитным экраном 7,5 м
Инфракрасный взгляд на жизнь
Важный этап в исследованиях экзопланет начнется после запуска флотилии космических телескопов в 2015 году. Для этого потребуются целые две ракеты «Союз—Фрегат», стартующие с расположенного близ экватора космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка). Европейское космическое агентство назвало этот проект Darwin в честь знаменитого английского натуралиста Чарлза Дарвина, работы которого буквально перевернули сложившиеся к середине XIX века представления об эволюции живых организмов на Земле. Полтора века спустя что-то подобное, возможно, сделает и его космический тезка, но уже в отношении планет за пределами нашей Солнечной системы. Для этого на орбиту вокруг Солнца, в точку, расположенную в 1,5 миллиона км от Земли (в 4 раза дальше, чем Луна), должны быть отправлены сразу три телескопа с зеркалами диаметром 3,5 метра. Они будут вести наблюдения за экзопланетами земного типа в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Эти три автоматические станции представляют собой единую систему, эффективность которой будет соответствовать телескопу с зеркалом гораздо большего размера. Они разместятся вдоль окружности диаметром 100 м, и их взаимное положение будет корректироваться лазерной системой. Для этого вместе с телескопами будет запущен и навигационный спутник, координирующий их местонахождение и помогающий ориентировать оптические оси всех трех телескопов строго в заданном направлении. С помощью дискообразных радиаторов инфракрасные фотоприемники будут охлаждаться до –240°С, чтобы обеспечить высокую чувствительность — в десятки раз большую, чем у нового космического телескопа James Webb. В отличие от предыдущих станций COROT и Kepler поиск признаков жизни будет вестись по заранее подготовленному списку и только около звезд, расположенных сравнительно близко от нас — не более 8 световых лет. Анализ спектров атмосфер экзопланет позволит выявить такие следы возможной жизнедеятельности, как наличие кислорода, углекислого газа, метана. Должны быть получены и первые изображения экзопланет, подобных Земле.