Есть ли жизнь за пределами Солнечной системы? Сделано громкое научное открытие

Существует ли жизнь за пределами нашей Солнечной системы? На прошлой неделе команда ученых Кембриджского университета астрономии с помощью телескопа «Джеймс Вебб» обнаружила в атмосфере далекой планеты K2-18b, которая вращается вокруг красного карлика на расстоянии 124 световых лет от Солнечной системы, отчетливые следы диметилсульфида. Этот газ на Земле вырабатывают лишь морские микроорганизмы. Новость послужила причиной сильного резонанса. Ведь до сих пор в космосе не удавалось найти достаточно убедительных признаков существования жизни.

K2-18b принадлежит к классу планет, которых нет в нашей Солнечной системе. Это суперземля (или субнептун) с радиусом в 2,6 раза больше земного и низкой средней плотностью. Она вращается вокруг своей звезды — красного карлика K2-18 за 33 дня и расположена в зоне, пригодной для жизни. Средняя температура на планете немного ниже нуля градусов. В составе ее атмосферы астрономы обнаружили водород, а также метан и углекислый газ. Впрочем, трудно сказать, какова поверхность K2-18b — каменистая с толстой оболочкой или по составу подобна Нептуну. Не исключено также, что на планете может существовать океан.

Косвенно обнаружение диметилсульфида в атмосфере планеты в количестве, в 20 раз превышающем земное, действительно может указывать на неопровержимые признаки биологической активности. Однако не все ученые соглашаются с таким оптимистичным выводом. Скептики отмечают отсутствие следов сопутствующих молекул, например этана. Кое-кто отмечает, что науке еще мало известно о химии таких миров, как субнептуны, к которым принадлежит планета K2-18b. Поэтому строить однозначные заключения о биологическом происхождении диметилсульфида преждевременно. Возможно, на небесном теле происходят неизвестные физико-химические процессы, которые и обуславливают появление этого вещества.

Человечество давно подозревало, что вокруг других звезд по аналогии с Солнцем могут вращаться планеты. Но до конца 1980-х годов ученые не имели технической возможности проверить свои вполне обоснованные предположения. Ученые могли лишь представлять, какой вид могут иметь планеты возле далеких звезд. Однако с конца ХХ века, с появлением современных спектрометров, мир экзопланет наконец стал доступен для изучения. Впоследствии к поиску планет за пределами Солнечной системы подключились мощные космические телескопы нового поколения и наземные обсерватории.

По состоянию на сегодняшний день уже открыли и подтвердили около 7500 экзопланет, которые вращаются вокруг своих звезд. И их количество будет только расти. По ориентировочным оценкам, в нашей галактике Млечный Путь может быть как минимум 100 миллиардов планет. Это грандиозная цифра, которая, кажется, открывает широкие перспективы для поиска инопланетных форм жизни. Ученые  подсчитали, что в среднем на одну звезду приходится по крайней мере одна планета. Примерно одна из пяти солнцеобразных звезд имеет планету размером с Землю в зоне проживания. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Среди десятков миллиардов экзопланет, вращающихся вокруг своих светил, бесспорно, найдутся подобные Земле небесные тела. Некоторые из них даже будут расположены в пригодной для жизни зоне вокруг своей звезды, где возможно существование воды в жидкой форме. Но сейчас можно констатировать: большинство обнаруженных астрономами экзопланет не похожи на Землю. С одной стороны, это логично. Найти в космическом просторе небольшие планеты земной группы значительно труднее, чем небесные тела с большим радиусом. С другой стороны, открытые миры часто не похожи и на другие планеты Солнечной системы.

Оказалось, что вокруг чужих звезд вращаются горячие юпитеры, размерами похожие на наш Юпитер, но расположенные возле своего материнского светила и имеющие температуру 1000–2000 градусов Цельсия. А еще в галактике очень распространен класс планет, которому дали название «суперземли». У этих небесных тел радиус больше чем у Земли, но меньше чем у Урана и Нептуна. Их масса в несколько раз превышает массу Земли. К ним могут принадлежать как миры с каменистой поверхностью, так и покрытые льдом и водой с атмосферой, состоящей из водорода и гелия. В нашей Солнечной системе таких небесных тел просто нет.

Анализ уже открытых экзопланет свидетельствует о некоторой уникальности Солнечной системы. По не совсем понятным причинам модель, где все внутренние планеты небольшие по размеру и принадлежат к скалистым мирам, а внешние — исключительно к газовым или ледяным гигантам, редко встречается в космосе. Зато больше распространены другие системы. В некоторых из них все планеты относятся к скалистым. Либо же ближе к звезде вращаются планеты-гиганты, а дальше от нее — малые планеты. Часто же в расположении планет разных типов вообще нет никакой закономерности. Круговое правильное вращение планет вокруг своей звезды, характерное для нашего мира, тоже трудно назвать обычным. Тем временем такой тип орбиты может быть важным для появления жизни. Кажется, Солнечная система имеет некоторые уникальные черты, которые действительно могут быть не особо распространенными во Вселенной.

Есть и другая проблема: не все классы звезд в одинаковой степени подходят для зарождения и поддержания жизни на планетах. Самые благоприятные для биологической эволюции — звезды с температурой фотосферы от 4000 до немногим больше 7000 кельвинов (у Солнца она составляет около 5770 К°). Это звезды спектральных классов K, G и F (за исключением самых больших представительниц этой разновидности). Такие небесные светила живут относительно долго, имеют достаточную светимость и могут сохранять стабильность в течение миллиардов лет, что важно для биологической эволюции. Однако суммарная доля звезд этих трех спектральных классов в населении галактики составляет не больше 20%. Чем выше температура звезды, тем короче ее возраст. Оранжевые карлики класса K живут от 15 до 50 миллиардов лет и составляют около 12% населения галактики. Звезды класса G (к которым относится наше Солнце) могут существовать в среднем 10–15 миллиардов лет. Они более безопасны в плане радиационного излучения, но их количество в галактике не особенно значительно — около 7,5%. Звезды класса F больше и горячее. Однако находятся на главной последовательности всего несколько миллиардов лет.

Планета K2-18b вращается вокруг красного карлика K2-18 с температурой около 3450 К°. К красным карликам (спектральный класс М) относится большинство звезд нашей галактики (от 70 до 80%). У них есть одно важное преимущество — долгая продолжительность жизни. Считается, что из-за медленного протекания термоядерных процессов эти звезды могут существовать сотни миллиардов и даже триллионы лет, тогда как век нашей Вселенной оценивают в 13,8 миллиарда лет. Однако у красных карликов есть серьезные минусы, которые могут сильно усложнить биологическую эволюцию. Зона пригодности для жизни у звезд класса M имеет неширокий диапазон и проходит очень близко от небесного светила. Из-за этого планеты, которые там расположены, с большей вероятностью могут подвергаться агрессивному действию радиоактивного излучения. Кроме того, небесные тела, вращающиеся слишком близко от своей материнской звезды, преимущественно повернуты к ней одним боком из-за синхронного вращения. Отсутствие смены дня и ночи на планете уменьшает вероятность появления там жизни, хотя не исключает ее полностью.

Стоит также отметить: половина всех звезд нашей галактики принадлежит к двойным, а около 10% — к тройным системам. Такие небесные тела вращаются вокруг общего гравитационного центра. Например ближайшая к Солнцу звездная система Альфа Центавра — тройная. Двойные и тройные звезды имеют собственные планеты. Но специфика гравитационных взаимодействий может делать их орбиты крайне нетипичными и удлиненными, что отрицательно будет влиять на биологическую эволюцию.

Если все пойдет по плану, в 2027 году НАСА запустит космический телескоп «Нэнси Грейс Роман». Задачей космической обсерватории станет дальнейший поиск крупных экзопланет размером с Юпитер методом гравитационного микролинзирования. Телескоп попробует ответить на вопрос, насколько часто встречаются другие планетные системы, похожие на Солнечную, и какие типы планет есть во внешних холодных регионах.

Поиск и изучение экзопланет продолжается. Хотя открыты уже тысячи внеземных миров, которые вращаются вокруг далеких звезд, это все же мизерная часть всех планет нашей галактики. Поэтому выводы о распространенности пригодных для жизни небесных тел в космосе еще могут кардинально измениться. Мы еще многого не знаем о природе экзопланет и закономерности их образования. Но кажется, что найти достойных кандидатов для поддержания сложных высокоорганизованных жизненных форм в космосе, не просто.