05.10.2022. - Обнаружить признаки жизни в атмосферах экзопланет

Обнаружить признаки жизни в атмосферах экзопланет

Какой проект скоро придет на смену телескопу «Хаббл» и правда ли, что он родом из России? Какие у него будут научные задачи и удастся ли ему обнаружить признаки жизни в атмосферах других планет? Зачем вообще искать братьев по разуму и почему это всем так интересно? Эти и другие захватывающе интересные вопросы мы обсуждаем с директором Института астрономии Российской академии наук, доктором физико-математических наук, профессором РАН Михаилом Евгеньевичем Сачковым.

— Михаил Евгеньевич, предлагаю поговорить о космических проектах вашего института. Знаю, что их много и все они достаточно интересные. Давайте начнем с международной космической обсерватории «Ультрафиолет», которая должна быть запущена уже в 2025 г. Что это за проект?

— Из многочисленных проектов нашего института «Спектр-УФ», или «Всемирная космическая обсерватория — ультрафиолет», — это основной наш проект и один из главнейших проектов Федеральной космической программы России. Срок запуска сейчас обозначен как 2025 г. Этот проект должен заменить на орбите известный телескоп «Хаббл». Это телескоп с диаметром главного зеркала 1,7 м, с приборами для спектроскопии и для прямых снимков космических объектов.

— Будет ли это аналог «Хаббла» или нечто совершенно другое?

— Изначально он задумывался как аналог «Хаббла» — и примерно в то же время. Но процесс его изготовления затянулся, как мы сейчас видим. Однако я бы сказал, что затянулся к благу этого проекта. Потому что «Хаббл» как раз закончит свою работу, а после 2025 г. должен быть какой-то следующий крупный проект, который заменит его на орбите. И таким проектом как раз мы и видим «Спектр-УФ».

— Мы знаем, что «Хаббл» дал большие научные результаты, мы все с волнением смотрели на снимки, которые делались с его помощью. А будут ли здесь какие-то новые задачи?

— Разумеется. «Хаббл» работает на орбите более 30 лет, и задачи, конечно, несколько изменились, как и задачи нашего проекта в процессе подготовки. В настоящий момент на первый план выходят задачи по исследованию экзопланет, планет вокруг других звезд. Это очень популярная тема и среди астрономов, и среди тех, кто интересуется астрономией. А ультрафиолет как диапазон, где исследуются эти объекты, может быть важен с точки зрения не обнаружения этих планет (есть и другие способы их обнаружения), а именно детального исследования атмосфер экзопланет с акцентом на так называемые биомаркеры — некоторые сигналы, которые позволяют делать выводы о потенциальной возможности развития жизни на этих планетах.

— Речь идет о жизни, аналогичной земной? Или там закладываются какие-то параметры альтернативной жизни, которая не похожа на нашу?

— Конечно, в основном мы ищем жизнь на основании того, что знаем, то есть жизнь, подобную земной. Важнейшими биомаркерами мы считаем кислород и воду. Прямое обнаружение линий кислорода в спектре атмосферы экзопланеты, хотя это очень сложная задача, было бы сенсацией. Могут быть и косвенные данные о наличии кислорода в атмосфере: например, поглощение в непрерывном спектре объекта именно в той области, где расположены полосы поглощения озона. И здесь нам помогает именно ультрафиолет. Если мы будем наблюдать объект и увидим, что есть поглощение в интересующей нас области, мы можем косвенно делать вывод о наличии молекулярного кислорода в атмосфере этих планет.

— Проект международный. Какие страны участвуют в нем?

— Основные участники — Испания и Япония. Хотя, конечно, международная обстановка сейчас очень сложная, но надеемся, что наше сотрудничество будет продолжено. В настоящий момент оно не прекращено.

— Какого рода участие у каждой из сторон?

— Испания в проекте очень давно. Это наш надежный партнер, который поставляет компоненты для приборов, для камер поля, то есть для прямых снимков неба в дальнем ультрафиолете. Это поставки приемников излучения, которые на сегодня недоступны в России. Их изготовлением российская промышленность никогда не занималась. А Япония делает очень важный прибор для исследования спектров атмосфер экзопланет именно с целью поиска кислорода в их атмосферах.

— А каков вклад России?

— Вклад России — практически все приборы. Помимо космического аппарата, она создает телескоп, спектрографы и высокого, и низкого разрешения, камеру поля ближнего ультрафиолета. Из двух камер поля одна — российского изготовления, вторая тоже российского, но с важным испанским участием.

— Где именно у нас изготавливаются эти приборы?

— В НПО им. С.А. Лавочкина изготавливают космический аппарат и ведут работы по основному телескопу. Оптику телескопа взял на себя Институт астрономии РАН с поддержкой Лыткаринского завода оптического стекла. И камеру поля мы решили делать здесь, в нашем институте собственными силами. Спектрограф изготавливаем в федеральном ядерном центре в Сарове.

— У нас на Земле огромное количество проблем. Зачем нужно искать признаки жизни на экзопланетах?

— Это вопрос из разряда мировоззренческо-философских. Мы знаем, что экзопланеты существуют, их обнаружено больше 4 тыс. И первый вопрос, который всех волнует: что там с жизнью, есть она там или нет? Почему это для всех так важно? Конечно, это неслучайно.

Мы сейчас не рассматриваем обнаружение жизни на экзопланетах с точки зрения возможности контакта с внеземным разумом. В настоящий момент речь идет об обнаружении биомаркеров с тем, чтобы делать выводы о факте возможности жизни. Но это вопросы, которые помогут нам разобраться и с зарождением жизни здесь, на Земле, что тоже во многом загадка.

А вот если мы с вами согласились, что жизнь на других планетах искать нужно (или просто интересно), то лучше всего это делать с помощью ультрафиолетовых исследований, а здесь нам помогут только космические проекты. Атмосфера Земли ультрафиолет поглощает, и наземными телескопами мы в принципе не можем проводить такие исследования. Нам обязательно нужно выводить приборы на орбиту.

— Какой вы придерживаетесь точки зрения: удастся ли нам обнаружить эти биомаркеры на экзопланетах или вы считаете, что нет смысла строить такие прогнозы, пока этого не произошло?

— Конечно, удастся. Есть даже статистические предсказания, которые мы делали вместе с японскими коллегами: сколько нам нужно наблюдать планет, чтобы достоверно среди них попалось какое-то количество тех, у которых в атмосфере есть кислород.

— И сколько же?

— Достаточно много. Нужно наблюдать 10% от двух лет работы телескопа. Это получается 60 суток непрерывных наблюдений различных систем с экзопланетами, чтобы была достаточно уверенная вероятность обнаружить среди них экзопланеты с кислородными атмосферами.

— Считается, что если там есть кислород в атмосфере, то шансы существования там жизни увеличиваются?

— Именно так. Они не стопроцентно гарантированы, они увеличиваются. Еще хотелось бы сказать про важность ультрафиолета. Экзопланеты вокруг других звезд обнаружены с помощью спектроскопии довольно давно, в 1995 г., за это получена Нобелевская премия. Но атмосфера у экзопланеты была обнаружена с помощью ультрафиолетовых исследований на «Хаббле». Когда экзопланета при своем орбитальном движении находится между наблюдателем и своей звездой, она ее собой затмевает. Это способ обнаружения экзопланеты. А вот если у нее есть атмосфера — водородная, например, — то затмение в ультрафиолете начинается раньше и заканчивается позднее, чем в оптическом диапазоне. Такие наблюдения позволили обнаружить и зафиксировать атмосферы экзопланет.

— У вас это далеко не единственный проект, есть еще совместные проекты с Китаем и Индией. Что это за проекты?

— «Спектр-УФ» — это важнейший проект, работы по которому поддержаны контрактом с «Роскосмосом». У проекта обозначены четкие сроки выполнения этапов, план работ. Все остальные наши проекты находятся в стадии научных проработок и потенциальных возможностей, инженерных записок и предложений для будущей реализации. Таких задач мы решаем много, мысль не стоит на месте. Часть работ мы проводим в кооперации с зарубежными коллегами.

Я бы отметил проект высокой степени готовности — российско-индийский спектрограф для китайской космической станции, которая будет в ближайшие годы развернута на орбите. Через Организацию Объединенных Наций был проведен конкурс проектов для реализации на китайской космической станции, наши индийские коллеги, которые тоже нам помогают в «Спектре-УФ», предложили, используя наш опыт, изготовить небольшой спектрограф для наблюдения протяженных объектов, например галактик. Возможно, проект будет реализован уже в 2024 г. Материальная часть изготавливается в Индии, а оптические схемы наши.

— А какова его задача?

— Задач много. Например, у галактик есть такие интересные явления, как ультрафиолетовые кольца. А ультрафиолет — это специализация нашего института, как я уже сказал. И индийские коллеги много работают в УФ. Дело в том, что на орбите сейчас действует индийско-канадский телескоп UVIT относительно небольшого диаметра (40 см). Наблюдения ультрафиолетовых колец вокруг старых эллиптических галактик — достаточно загадочное явление. Ультрафиолет дает сигнал наличия ярких, а значит, молодых звезд. То есть мы наблюдаем процесс звездообразования у этих галактик. Но почему в галактиках, где, казалось бы, звездообразование уже должно быть закончено, существуют эти ультрафиолетовые кольца, а звездообразование в них идет? Надеюсь, приборы помогут получить наблюдения для решения этих и многих других задач.

— А что за проект СОДА?

— СОДА — это проект для исследования Солнечной системы на предмет астероидов. Это аббревиатура, расшифровывается как Система обнаружения дневных астероидов.

— Что значит дневных?

— Дело в том, что астрономы, как всем известно, наблюдают по ночам. Днем, к сожалению, из-за солнечного света, рассеянного в атмосфере, мы не можем наблюдать небесные объекты. А если мы говорим про такие явления, как метеориты, то они не смотрят на то, день или ночь в месте их падения.

— Они не подстраиваются под астрономов.

— Да, при этом, согласно нашей статистике, количество дневных и ночных метеорных явлений одинаково. Дневные — это значит летящие со стороны Солнца, и наблюдать их днем с поверхности Земли практически невозможно. Вариант — это запуск на орбиту между Землей и Солнцем космического телескопа, гораздо меньшего, чем «Спектр-УФ», который бы, находясь «спиной» к Солнцу, наблюдал объекты, которые прилетают в сторону Земли «из-за спины». Это позволило бы обнаружить опасные тела и, соответственно, вовремя дать сигналы в Министерство по чрезвычайным ситуациям, чтобы принять меры по минимизации ущерба.

— Знаю, у вас есть и малые проекты.

— Сейчас, как вы знаете, большой интерес к совсем малым телескопам, так называемым кубсатам. В этом году мы надеемся, что нам удастся запустить кубсат. Там будет стоять маленькая оптическая камера для наблюдения полярных областей Земли и для исследования выпадения метеорного вещества в этих областях. Если все сложится, это будет один из первых спутников ИНАСАН.

— А что за телескоп строится на вашей обсерватории в Звенигороде?

— У Института астрономии есть несколько наблюдательных баз. Одна из них находится в Звенигороде, в Подмосковье. Разумеется, на эту базу мы не делаем астрономические ставки как на основное наблюдательное место, потому что Москва, к сожалению, для астрономов засветила все небо. Наблюдать практически невозможно. Но отрабатывать технологии очень удобно.

У нашего института там создана большая оптическая лаборатория. В Звенигороде мы изготавливаем аппаратуру для наблюдения околоземного пространства для спутников, астероидов, малых тел. Там же у нас работают метеорные станции, которые фиксируют метеоры и метеорные явления. Но перед ИНАСАН стоит амбициозная задача создания сети широкоугольных телескопов. Такая сеть очень важна, потому что погода в разных наблюдательных местах может отличаться, а когда наблюдательные базы расположены на Земле и по широте, и по долготе, можно проводить мониторинг всего околоземного пространства. Вот мы и занимаемся строительством таких телескопов. Широкоугольных — значит, с большим полем зрения.

Кроме того, на звенигородской площадке мы планируем установку наземного научного комплекса проекта «Спектр-УФ». Там будет стоять антенна, которая будет принимать научные данные со спутника. Необходимость такой специально выделенной антенны большая, несмотря на то, что антенн научного назначения в России очень много. Но для задач проекта «Спектр-УФ» нужна антенна, работающая 24 часа семь дней в неделю. Поэтому принято решение о строительстве одной из таких приемных станций именно в Звенигороде.

— Научный руководитель вашего института Борис Михайлович Шустов сказал мне, что, по его мнению, человечеству необходимо смотреть в небо и видеть звезды. Мало того, люди не стали бы людьми, если бы у них не было такой возможности. Вы с этим согласны?

— Согласен. Мы в свое время стали астрономами, потому что профессия увлекательная, интересная, романтическая. Но это касается не только тех, кто пошел на физические факультеты и стал профессиональными астрономами, — и в целом у нашего населения большой интерес к этой теме. По правилам в аспирантуру Института астрономии может прийти не только физик, не только астроном, а любой человек с высшим образованием. Главное, чтобы он сдал вступительный экзамен. Так вот, среди претендентов на места в аспирантуру, к сожалению или к счастью, были даже стюардессы, которые полюбили небо и захотели его изучать. Эти люди увлечены чисто романтически, но без базиса и подготовки. Они, конечно, в аспирантуру не прошли. Вступительный экзамен — серьезное испытание, выдержать его может человек, имеющий серьезную подготовку, как правило, профильное образование. Поэтому тут важно не только уметь мечтать, но и много знать. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Источник