ПАПКА. Але де ховаються інопланетяни?
Опубліковано 19.06.20 о 21:00, оновлено 18.06.20 о 19:01
Ми одні у Всесвіті? Раніше зарезервоване для кількох освітлених, полювання на інопланетян сьогодні мобілізує багатьох астрофізиків і планетологів. Тому що є все більше підстав сподіватися одного разу знайти розумну форму життя поза нашою Сонячною системою. Science et Avenir підбиває підсумки цього благородного квесту.
Ця супер-Земля є типом планети, яку телескоп TESS, і майбутній Джеймс Вебб сподівається колись знайти.
У 1961 році Френк Дрейк, американський астроном, висунув математичне рівняння, щоб визначити потенційну кількість позаземних цивілізацій, присутніх у нашій галактиці. За допомогою ряду наближених даних він приходить до висновку, що їх десять, з якими ми могли б одного разу вступити в спілкування. З тих пір його формула, відома як "рівняння Дрейка", була змінена: у 2013 році канадсько-американський астроном та фахівець із екзопланет Сара Сігер запропонувала переглянуту та виправлену версію, щоб отримати, а не передбачувану кількість позаземних цивілізацій, кількість придатних для життя планет у нашому Чумацькому Шляху. (Вона отримує два. Що завжди краще, ніж жодне; це рівняння також було переглянуто в 2020 році вченими, які використовували його, щоб оцінити в 36 кількість комунікаційних позаземних цивілізацій, які заселять Чумацький Шлях!)
Здатність світу бути «придатним для життя» сьогодні є тим, що здається ключем до пошуку позаземного життя. Іншими словами, це життя потрібно шукати там, де воно потенційно могло виникнути. Але що саме таке планета, на якій може жити "ми", як не планета, яка нагадує нашу власну? Оскільки ми ніколи не виявили жодного живого організму ніде, крім Землі, він залишається найкращою - і єдиною - моделлю, на якій базуються наші теорії. Тим не менше, це правда, що, щоб мати можливість знайти, спочатку треба знати, де шукати.
Знайдіть "бінокль" Землі
Щоб визначити це поняття "придатність для життя", астрофізики та екзобіологи домовились про низку критеріїв, які слід об'єднати, встановлених відповідно до того, що ми знаємо про появу життя на Землі. Перша умова, безсумнівно, найбільш фундаментальна: так звана придатна для життя планета повинна бути розташована в зоні проживання навколо своєї зірки, іншими словами, коли кількість енергії, яку вона отримає, дозволить воді, що знаходиться на її поверхні, існувати у рідкій формі . Надто близько до своєї зірки, планета буде піддана занадто високій температурі, і вода там випаровуватиметься. Занадто далеко, там замерзне. Однак лише рідка вода дозволяє життя виникати у такому вигляді, яким ми його знаємо. Але, як ми вже говорили, одного параметра недостатньо: населена планета також повинна бути щільною - тобто скелястою, телуричною і не газоподібною -, мати вигоду від захисної атмосфери або навіть мати магнітне поле.
Враження художника про екзопланету Проксима b, що знаходиться на орбіті навколо Проксими Центавра, найближчої до нашого Сонця зірки. Кредити: ESO/M. Корнмессер
З огляду на всі ці умови, чи справді ми колись можемо знайти цих кузенів Землі? "Звичайно!", - запевняє Франк Маркіс, франко-американський астроном із центру Карла Сагана в Інституті SETI (Пошук позаземного інтелекту) в Каліфорнії. Френк Маркіс проводить більшу частину часу у пошуках радіо- або лазерних сигналів, які добровільно чи ненавмисно надсилають інопланетяни. "Це один з інтелектуальних методів виявлення життя, який ми використовуємо в SETI. Тому неминуче, будучи дослідником, який спеціалізується на пошуках життя в інших місцях, я впевнений, що одного разу ми знайдемо другу" малу точку блакитного "у Всесвіті. Статистика в будь-якому випадку змушує це повірити: сьогодні ми знаємо, що всі зірки мають в середньому дві планети, які обертаються навколо них. Це знамениті екзопланети. Тільки в нашій галактиці близько 250 мільярдів зірок, ми можемо зробити висновок, що є в там мінімум 500 мільярдів екзопланет ", підрахував учений.
Пошук позаземних лазерних або радіосигналів
Збірка двох частин телескопа Джеймса Вебба у 2018 році. Подяки: Nasa/Chris Gunn
У будь-якому випадку, статистика змушує нас у це повірити. Зараз ми знаємо, що всі зірки мають в середньому дві планети, які обертаються навколо них. "Припускаючи, що лише в нашій галактиці приблизно 250 мільярдів зірок, ми можемо зробити висновок, що там є щонайменше 500 мільярдів екзопланет", - продовжує Франк Маркіс. Ще більш обнадійливим є те, що телескопи, спрямовані на глибокий кінець Чумацького Шляху, виявили за останнє десятиліття існування земних екзопланет у кількостях, набагато більших, ніж вважалося раніше. Розрахунки привели до висновку, що 40% червоних карликів, зірок, які знаходяться в основному в нашій галактиці, мають супер-Землю в своїй зоні проживання. Знаючи, що в Чумацькому Шляху проживає 160 мільярдів червоних карликів, ми можемо припустити, що існує десятки мільярдів потенційно придатних для життя суперземл.
То як же знайти правильний? Де шукати? З часу виявлення першої екзопланети Мішелем Майором та Дідьє Келозом у 1995 році астрономи помітили 4025 цих далеких світів. Щоб їх знайти, космічні телескопи постійно сканують небо. «Кеплер», запущений НАСА в 2009 році, лише виявив понад 2600. Призупинений у 2018 році, з тих пір він був замінений транзитним супутником обстеження екзопланет (TESS), який ледь через рік після запуску вже робив великі відкриття. Наприкінці липня 2019 року він розташував дві потрійні планетарні системи (систему, в якій три планети обертаються навколо своєї зірки), розташовані відповідно 73 і 22,5 світлових років від нас. Стрибок віри в масштабах Всесвіту. В одній з цих двох систем міні-Нептун привертає особливу увагу, температура там досягає "лише" 66 ° C. Там жарко, але життя далеко неможливе.
Обсерваторії та космічні телескопи для сканування неба
Під час своєї місії, яка триватиме, як очікується, до 2021 року, TESS спробує просканувати не менше 400 000 зірок, щоб знайти скелясті екзопланети, розташовані в радіусі всього 300 світлових років навколо Сонця. Протягом наступних десяти років інші телескопи приєднуються до нього в тиші космосу, щоб збільшити шанси виявити слід біосфери. Хеопс, у космосі з грудня 2019 року, але також Платон, Аріель, і перш за все амбіційна обсерваторія Джеймса-Вебба, виведення якої на орбіту продовжує відкладатися НАСА з 2010 року, стільки - як і вартість, і 10 мільярдів доларів - є колосальним. Нарешті його слід відправити на 1,5 мільйона кілометрів від Землі в липні 2021 року, після чергової зміни графіку після епідемії Ковіда-19.
Якщо існує група астрономів, яка чекає Джеймса-Вебба на міцній основі, це та, яку очолює Міхаел Гійон з Університету Льєжу в Бельгії. Восени 2016 року він зі своєю командою вийшов у заголовки новин у всьому світі за те, що відкрив найпершу зоряну систему, що складається щонайменше із семи планет, порівнянних за розмірами та масою із Землею. Стільки надій на пошук форм життя. По всій орбіті навколо зірки Траппіста-1 сузір’я Водоноса, надпрохолодного червоного карлика (температура якого набагато нижча, ніж температура, виміряна на інших зірках), знаходиться в 40 світлових роках від Землі і діаметр якого становить приблизно 12% від діаметра Сонце. Його яскравість дуже низька, і легше виявити планети, що обертаються навколо нього, застосовуючи метод транзиту. Це полягає у реєстрації регулярних крапель у світлі, яке випромінює зірка, як тільки вона затуляється проходженням планети перед нею.
Відкриття трьох планет у помірному середовищі проживання
Тож навколо Траппіста-1 навколо орбіти сім кам’янистих сфер. Під назвою Траппіст-1b, c, d, e, f, g та h, їм потрібно від 1,51 до 18,76 днів, щоб здійснити обертання навколо зірки. Це означає, що вони утворюють дуже малу планетарну систему: у нашому масштабі Траппіст-1 цілком “поміститься” на орбіті Меркурія, планети, найближчої до Сонця. "Її характеристики є реальним шансом для нас, стверджує Майкл Гіллон. Низька світність зірки та близькість планет значно полегшують її спостереження". Більш захоплююче, що три планети Траппіста-1 знаходяться в помірній зоні проживання, де вода, швидше за все, з’являється у рідкому стані. "Це Trappist-1e, f і g. Зараз ми вважаємо, що Trappist-1e, найімовірніше, приховує життя. Але для перевірки того, що нам потрібен James-Webb".
За 40 світлових років від Землі зірка Траппіст-1 та її 7 планет утворюють систему, схожу на нашу. Три з них могли містити в собі океани рідкої води. Подяки: Nasa/JPL-Caltech
Детальне вивчення самих планет вимагає використання дуже великого космічного телескопа. Він повинен мати можливість спостерігати легкі хвилі, які важко побачити з Землі. Що знайти інформацію про молекули, які становили б можливу атмосферу. "Якщо ви досить точні, ви можете виявити життя на відстані. Ви помітите сильний хімічний дисбаланс на поверхні населеної планети, що свідчить про постійно мінливу атмосферу під впливом біологічної активності. Це залишиться. що цей дисбаланс не пов'язаний з геологічним явищем, і тоді ми могли б підрахувати, що є велика ймовірність того, що ми виявили життя в інших місцях ", продовжує астрофізик.
І після ? Надіслати екіпаж для зустрічі з цим позаземним життям, на жаль, було б немислимо, принаймні в найближчі десятиліття. Не забуваємо, що поїздка на Марс - це виклик, з яким ми вже намагаємось відповісти як у технологічному, так і у фізичному плані. Дійсно, залишається багато невідомих про наслідки далеких космічних подорожей (просто поїздка на Червону планету зайняла б щонайменше 6 місяців) на здоров’я людини. Цього могли досягти лише роботи, за умови, що ми досягли значного прогресу на той час у проектуванні нашого космічного корабля.
Ознаки життя, які слід шукати поблизу нас
Три телескопи мисливця на іноземців
Космічний телескоп Джеймса-Вебба, чудовисько досконалості
У липні 2021 року (дата, яку потрібно підтвердити), найпотужніший з усіх коли-небудь спроектованих космічних телескопів - Джеймс-Вебб (JWST), як очікується, приєднається до холодного космосу свого маленького американського брата Тесса. Завдяки своєму дзеркалу в діаметрі 6,5 метра його чутливість буде в сто разів більша, ніж у Хаббла, цей телескоп, випущений в 1990 році. JWST також настільки великий, що його доведеться складати в ракету Ariane, яка його транспортуватиме. до точки його орбіти. Він також настільки складний, що його будівництво накопичило роки затримки, на жаль багатьох астрономів. Але завдяки йому вони незабаром зможуть повернутися в історію Всесвіту, до 300 мільйонів років після Великого вибуху, коли з’явилися перші зірки. !
Хеопс, маленький детектив
Телескоп Хеопса (для характеристики супутника ExOPlanets) має отвір лише 32 сантиметри, але, тим не менш, він добре озброєний, щоб намагатися виявити життя де-небудь ще, ніж на Землі. Розроблений Європейським космічним агентством (ESA) та Швейцарією, він був виведений на низьку земну орбіту 18 грудня 2019 року. На відміну від JWST, Тесс чи Платона, він не "полює" на нові екзопланети, але намагається краще знати, які з них є вже були виявлені. Його особливо цікавлять їх розміри та щільність, але також, і перш за все, склад їх можливої атмосфери.
Платон, відстежувач біноклів Землі
Якщо до дати введення в експлуатацію Платона (для Планетарних транзитів та коливань зірок) ще далеко - не раніше 2026 року - його обіцянки, здається, варті того, щоб почекати. Більше ніж телескоп, Платон буде справжньою спостережною станцією, що складається з двадцяти шести телескопів з отвором діаметром 12 сантиметрів та камер. Розроблене Європейським космічним агентством (ESA), яке присвячує значну частину своїх майбутніх проектів дослідженню та аналізу екзопланет, воно повинно дозволити астрономам виявляти та характеризувати планети розміром із Землю. зірок.
Ця стаття спочатку була опублікована у випуску журналу #Sciences за жовтень 2019 року, версії журналу Sciences et Avenir, призначеного для підлітків, який припинено.