весьма надеются на помощь нового поколения астрономических приборов, которые, возможно, позволят воочию увидеть планеты у чужих звезд. Вот что, к примеру, сообщает по этому поводу французский научно-популярный журнал «Science & Vie».
Астрономам, историкам и фантастам давно известна так называемая «формула Дрейка», позволяющая подсчитать число цивилизаций в нашей галактике. В ней довольно много составляющих: число звезд в галактике, доля тех, что имеют планеты, на скольких из последних могла возникнуть жизнь, и т. д. До недавнего времени только первый из сомножителей – число звезд в нашей галактике – считался достоверно установленным, другие же каждый конкретный аналитик выбирал на свое усмотрение – оптимисты старались, чтобы число цивилизаций получилось побольше, пессимисты стремились свести их к единице.
Но за последние пять лет за пределами Солнечной системы открыто около 60 планет – на порядок больше, чем их найдено за все время существования человечества! На пороге тысячелетий мы являемся свидетелями, может быть, одной из самых больших революций в истории науки, поскольку экзопланеты, то есть планеты, обращающиеся вокруг других звезд, а не нашего Солнца, переходят из мира идей в реальность.
Полвека их напрасно пытались отыскать с помощью телескопов, пока в 1995 году не произошло историческое открытие планеты 51 Р, о которой уже говорилось выше. Затем каждые два месяца находили по одной планете; начиная с 1997 года открытия следовали по одному в месяц, затем каждые две недели, и темп продолжает нарастать.
Этому явлению способствует технический прогресс, улучшение методик поиска и все возрастающее число астрономов, открывающих сезон охоты за планетами у чужих солнц. По прогнозам, к 2002 году будут известны около ста планет, к 2005 году – тысяча, еще спустя десяток лет – 100 000, а там и до миллиона недалеко.
Экстраполируя полученный результат, можно предположить, что совсем близко к Солнцу – на удалении от 40 до 150 световых лет – вскоре можно будет обнаружить умопомрачительное число планет – от 5 до 50 млрд по последним оценкам. Причем можно будет обнаружить эти планеты не только косвенными методами (измерить их расстояние до звезды, период обращения, эксцентричность орбиты, массу), но и увидеть их!
Правда, в видимом диапазоне звезда может оказаться ярче своей планеты примерно в миллиард раз, так что разглядеть ее довольно нелегко. Впрочем, разницу в масштабах свечения можно несколько уменьшить, если мы будем вести наблюдения в инфракрасном диапазоне, а также использовать специальные фильтры и приспособления, ослабляющие блеск звезды.
Однако такая методика применима только к газовым планетам-гигантам, похожим на Юпитер – именно их сейчас начинают открывать десятками. Астрономы же мечтают об открытии, а затем и наблюдении внесолнечных планет земной группы. Они должны быть маленькими, плотными, с твердой скальной поверхностью, вероятно – атмосферой. Короче – более или менее похожи на Меркурий, Венеру, Землю, Марс, Плутон, а также (почему бы и нет?) на Луну, Ио, – . Европу, Титан, поскольку эти спутники такие же крупные и сложные, как сами планеты.
Хотя еще никто не знает, существуют ли такие образования где-нибудь за пределами Солнечной системы, специалисты НАСА и ЕКА создают проекты устройств, способных вести детальные наблюдения этих планет и даже… обнаруживать на них признаки жизни! Энтузиасты по обе стороны Атлантики полагают, что это станет возможным, как только в космос будут выведены космические телескопы следующего за «Хабблом» поколения. А этот День уже не за горами.
Поиски в космосе
Американский проект так и назван – «Искатель земных планет» (Terrestial Planet Finder, TPF), европейский именуется «Дарвин». В реальности у обоих настолько велики трудности технической разработки и высока стоимость, что, вполне возможно, со временем они сольются в один крупный международный проект.
Сегодня «Дарвин» мыслится как гигантский космический интерферометр, то есть сеть из пяти телескопов по 1, 5 м в диаметре, размещенных в пространстве по 50-метровой окружности. Комплекс эквивалентен телескопу с 50-метровым зеркалом; этого вполне достаточно для выделения экзопланет из света их материнской звезды.
Интерферометр должен наблюдать звезды в инфракрасном диапазоне, на длинах волн от 6 до 18 мкм, но и в нем различие световых потоков настолько незначительно, что увидеть экзо-планету напрямую невозможно, наблюдается лишь специфическая интерференционная картина. Чтобы обнаружить планету, «Дарвин», медленно вращаясь вокруг своей оси, направленной на изучаемую звезду, будет модулировать слабый сигнал планеты по отношению к светлому фону.
Примерно на тех же оптических принципах основан и TPF. Причем, чтобы обнаружить чрезвычайно слабый блеск планет земной группы (астрономы называют их светилами тридцатой звездной величины, то есть в 10 млрд раз слабее видимых невооруженным глазом), «Дарвину» и NPF потребуются исключительные условия для наблюдения. Поэтому наблюдательные комплексы планируется разместить не на околоземной орбите, как «Хаббл», а вывести их куда-нибудь подальше, например в район Юпитера за 800 млн км от Солнца.
За пять лет работы интерферометр просканирует около 200 звезд, похожих на Солнце и наиболее близких к нему. Но будет ли поиск удачным?.. Это зависит от многих факторов, в том числе и от элементарного везения.
Экзопланетологи все же надеются, что сумеют обнаружить несколько десятков «сестер» Земли. Потом начнется самое интересное – на самых перспективных планетах исследователи попытаются выявить признаки жизни.
Больше всего астрономов интересуют планеты, расположенные, по возможности, в «обитаемой зоне», то есть там, где вода может существовать в жидком состоянии.
По программе, сначала необходимо обнаружить в атмосфере такой планеты углекислый газ. Затем ученые будут искать в спектрах следы жидкой воды. И наконец, «охотники за жизнью» надеются найти на спектрограммах характерные признаки кислорода.
Если «Дарвин» и PTF успешно выполнят свою миссию – найдут планеты, похожие в той или иной степени на Венеру, Марс или Землю, то, вероятно, их исследование войдет в ряд крупнейших научных проблем следующего, XXII века. Чтобы различить детали строения обнаруженных планет, понадобятся еще более совершенные инструменты.
Французский астроном и оптик Антуан Лабейри окрестил их «гипертелескопами». По его мнению, эти инструменты способны показать удаленные экзопланеты так же четко, как телескопы наших высокогорных обсерваторий позволяют нам видеть Марс, Юпитер, Сатурн или Нептун.
Вероятно, исследователи XXII века смогут создать космический интерферометр, достаточно большой для того, чтобы наблюдать на экзопланетах, расположенных на расстоянии от 10 до 30 световых лет, детали, сравнимые с теми, которые «Хаббл» различает на поверхности планет Солнечной системы.
Так, скажем, гипертелескоп, названный «Exo-Earth Imager» («Наблюдатель земных экзопланет»), будет представлять собой сеть из 150 телескопов того же размера, что и «Хаббл».
Эта гигантская система должна быть установлена вдали от Земли – возможно, как и «Дарвин», на орбите Юпитера. Разрешение гигантского интерферометра позволит различить экзопланеты типа Меркурия или Луны, газовые гиганты, напоминающие Уран, Нептун, Сатурн или Юпитер; планеты земного типа обнаружат свою геологическую, вулканическую активность, и тогда астрономы легко распознают миры, обладающие атмосферой, покрытые водой – в ее твердом или жидком агрегатном состоянии… Будут заметны естественные спутники, сезонные изменения климата, а возможно (уж мечтать – так мечтать!) – и следы биологической активности.
Тем не менее даже с гипертелескопом до 1000 км в диаметре четкость деталей, видимых в других мирах, останется ограниченной. Можно ли пойти дальше, «увеличив» изображения экзопланет до тех размеров, которые предстали бы перед нами, если бы мы приблизились к этим телам на борту
