|
Одни ли мы во Вселенной
|
|
|
|
Человечество всегда волновал вопрос, одни ли мы во Вселенной, пишет Big Think. Кажется, эта тайна скоро будет разгадана: к 2040 году НАСА планирует исследовать самые далекие уголки космоса с целью обнаружить признаки инопланетной жизни. Если миссия увенчается успехом, это станет настоящим научным прорывом. Примерно в 2040 году НАСА планирует запустить флагманскую миссию в области исследований космоса (наподобие проектов Hubble и JWST). Теперь обнаружение инопланетной жизни становится вполне достижимой целью. Существуют несколько фундаментальных вопросов, над которыми всегда бились человеческие умы. Однако получить на них какие-либо определенные ответы можно лишь по мере накопления научного багажа. Вот лишь некоторые из них:
|
|
|
|
— Что такое Вселенная?
|
|
— Как она возникла?
|
|
— Почему она стала именно такой?
|
|
— Что ее в конечном итоге ожидает?
|
|
|
Все эти вопросы волновали человечество еще с незапамятных времен. И все же, в XX, а теперь уже и в XXI веке мы наконец-то начинаем получать более подробные ответы на них благодаря невероятным достижениям в области физики и астрономии. Однако, пожалуй, самый важный из всех вопросов — одиноки ли мы во Вселенной — так и остается неразгаданным. Ответ на этот вопрос еще не найден, даже несмотря на тот факт, что с помощью современного поколения наземных и космических телескопов, человек способен исследовать далекие просторы Вселенной. Но чтобы до них добраться, нам нужно непосредственно получить изображения экзопланет, подобных Земле, — то есть таких планет, размеры и температура которых соответствуют Земле.
|
|
|
|
Кроме того, эти планеты должны вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу, а не вокруг более распространенных во Вселенной красных карликов, таких как Проксима Центавра или TRAPPIST-1. Именно поиск объектов с такими параметрами будет осуществляться в рамках флагманской миссии космических исследований, о которой недавно объявило НАСА. Слишком амбициозное намерение, но оно того стоит. И все-таки, если вдруг выяснится, что во Вселенной мы не одни, то это ознаменует величайший переворот во всей истории науки. В наше время человечество ищет инопланетную жизнь преимущественно следующими тремя способами.
|
|
|
|
— Мы исследуем планеты Солнечной системы и их спутники (в том числе Марс, Венеру, Плутон, Титан и Европу) дистанционно, посредством облета этих небесных тел орбитальными аппаратами, а также при помощи посадочных модулей и даже планетоходов. Цель — найти какие-нибудь свидетельства примитивных форм жизни, которые, быть может, появлялись на этих планетах в прошлом, а может существуют и сегодня.
|
|
— Мы изучаем экзопланеты с целью поиска доказательств существования на них жизни: здесь изучается все — от поверхности до атмосферы (включая области, прилегающие к ней извне). При этом анализируются ее цвет, сезонные изменения и состав.
|
|
— В рамках таких проектов, как SETI и Breakthrough Listen, человечество пытается уловить хотя бы какие-то сигналы, которые бы подтверждали существование разумных инопланетных существ.
|
|
У каждого из перечисленных подходов есть свои преимущества и недостатки. Однако большинство ученых считают, что именно второй способ принесет нам первый успех.
|
|
|
|
Если окажется, что для возникновения жизни требуются условия, подобные земным, то в этом случае наша планета вполне может оказаться единственной и неповторимой во всей Солнечной системе, и больше нигде в других областях Вселенной жизнь не может возникнуть, сохраниться и процветать. Если поблизости от Земли нет каких-либо разумных цивилизаций, способных активно передавать радиосигналы, то проект SETI, конечно же, никаких положительных результатов не даст. Однако, если же найдется пусть даже небольшое количество каких-нибудь экзопланет, на которых природные условия будут напоминать земные и на которых существует жизнь, то исследования подобных космических тел вполне могут увенчаться успехом, которого мы бы не смогли добиться при использовании первого и третьего вариантов. Мы уже довольно долго занимаемся исследованиями экзопланет: специалистам доподлинно известны более пяти тысяч подобных экзопланет в Млечном Пути. Причем известны масса, радиус и период обращения большинства подобных объектов.
|
|
|
|
К сожалению, имеющейся информации отнюдь недостаточно, чтобы окончательно заявить о том, что некоторые из этих планет обитаемы. Для того, чтобы точно установить факт наличия жизни, нам нужно нечто большее. Необходимо получить ответы на такие вопросы:
|
|
— имеется ли у экзопланеты атмосфера?
|
|
— есть ли на ней облака, выпадают ли осадки, наблюдается ли изменение климата?
|
|
— меняется ли в зависимости от времени года окраска континентов на этой экзопланете, как это происходит на Земле, с зеленой на коричневую?
|
|
— имеются ли в атмосфере экзопланеты определенные газы или их смеси, по наличию которых можно судить о какой-либо биологической активности? Наблюдаются ли сезонные колебания процентного содержания этих газов, подобно тому как это происходит с показателем содержания углекислого газа на Земле?
|
|
В наши дни подобные исследования проводятся с помощью передового научного оборудования: космического телескопа "Джеймс Уэбб" (JWST) и наземных десятиметровых телескопов. С их помощью получают изображения экзопланет и проводят транзитную спектроскопию.
|
|
|
|
К сожалению, этих телескопов недостаточно для изучения характеристик планет размером с Землю, обращающихся на тех же самых орбитах, что и наша планета, вокруг звезд, подобных Солнцу. Специалисты научились получать непосредственные изображения планета размером с Юпитер, которые находятся на удалении, превышающем расстояние от Солнца до Сатурна, — все это, конечно, хорошо для газовых гигантов, но не подходит для поиска жизни на тех планетах, которые состоят из твердого вещества. Транзитная спектроскопия подразумевает наблюдение за светом, который проникает через атмосферу планеты земного типа в тот момент, когда эта планета проходит на фоне диска красного карлика. Однако планеты земного типа, обращающиеся вокруг звезд, подобных Солнцу, находятся очень далеко — вне пределов досягаемости современной аппаратуры.
|
|
|
|
В чем-то специалисты уже преуспели, однако если мы хотим найти и описать какую-нибудь обитаемую планету, нужно идти дальше. В настоящее время специалисты строят наземные телескопы нового поколения — начинается эра тридцатиметровых телескопов, например, Гигантского Магелланова телескопа (Giant Magellan Telescope, GMTO) и Чрезвычайно большого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT). Специалисты с нетерпением ожидают следующий передовой проект НАСА в области астрофизики — Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (Nancy Grace Roman Space Telescope, NGRST), который обладает теми же возможностями, что и Хаббл, но есть и отличия — на нем установлена превосходная аппаратура. Поле зрения у него в 50-100 раз больше, чем у Хаббла. Кроме того, на нем установлен коронограф, позволяющий наблюдать планеты в свете их родительской звезды. При этом, в отличие от телескопа JWST, NGRST способен улавливать самый слабый свет.
|
|
|
|
Однако даже будучи вооруженными столь мощными инструментами, мы способны наблюдать лишь планеты земного типа, обращающиеся вокруг ближайших к нам красных карликов, а также планеты, масса которых превышает земную, но не превосходит массы Нептуна, которые обращаются вокруг звезд подобных Солнцу. Для того, чтобы получить изображение планеты, действительно похожей на Землю, нам потребуется использовать более модернизированную обсерваторию, которая бы обладала еще бoльшими возможностями.
|
|
|
|
К счастью, технологии не стоят на месте, и мы отнюдь не довольствуемся имеющимися достижениями. Каждое десятилетие Национальная академия наук США на общем собрании определяет основные приоритеты в области астрономии и астрофизики, а также дает рекомендации в рамках десятилетнего обзора. В итоге, были предложены четыре стратегические программы:
|
|
|
|
1. Lynx — рентгеновская обсерватория нового поколения. Ее значимость особенно велика, если учесть сокращение масштабов предстоящей миссии Европейского космического агентства Athena (Athena — проект ЕКА по запуску большого рентгеновского телескопа — Прим. ИноСМИ.);
|
|
2. Origins — обсерватория нового поколения, работающая в дальнем инфракрасном диапазоне. Она заполняет громадный пробел на шкале электромагнитного спектра, в рамках которого специалисты изучают Вселенную;
|
|
3. HabEx — однозеркальный телескоп, предназначенный для непосредственного наблюдения за ближайшими к Земле экзопланетами;
|
|
4. LUVOIR — амбициозный проект по созданию гигантского телескопа с сегментированным зеркалом. Этот телескоп должен стать универсальной астрономической обсерваторией, о которой можно только мечтать.
|
|
С одной стороны, рекомендовалось построить все четыре телескопа. В то же время, наибольший приоритет следовало отдать продвинутой версии телескопа HabEx, в которой должны быть учтены особенности не только телескопа HabEx, но и LUVOIR с тем, чтобы создать Обсерваторию обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory, HWO). По большому счету, предложенный проект — это компромисс между, с одной стороны, уровнем развития современных технологий, возможностью обнаружения экзопланет на основе имеющейся информации и, с другой стороны, — экономической эффективностью, включая опыт, извлеченный в результате решения тех проблем, которые возникали при создании и запуске телескопа JWST.
|
|
|
|
Источник
|
