|
Землю 2.0 проще найти с помощью телескопа новой формы
|
|
|
|
На Земле существует единственная известная форма жизни во Вселенной, и все это в значительной степени зависит от наличия жидкой воды, способствующей химическим реакциям. Хотя одноклеточная жизнь существует почти столько же, сколько и сама Земля, многоклеточной жизни потребовалось примерно три миллиарда лет, чтобы сформироваться. Человеческая жизнь существует менее одной десятой тысячной возраста Земли.
|
|
|
|
Все это говорит о том, что жизнь может быть распространена на планетах с жидкой водой, но найти жизнь, изучающую Вселенную и стремящуюся путешествовать в космосе, может оказаться редкостью. Чтобы найти внеземную жизнь, нам, возможно, придется отправиться туда.
|
|
|
|
Однако необъятность космоса в сочетании с невозможностью путешествовать или общаться быстрее скорости света накладывает практические ограничения на то, как далеко мы можем перемещаться.
|
|
|
|
За всю жизнь человека, даже с помощью космического зонда, возможно, удастся посетить только самые близкие к солнцу звезды. Кроме того, только звезды, похожие на Солнце по размеру и температуре, являются достаточно долгоживущими и имеют достаточно стабильную атмосферу, чтобы у многоклеточной жизни было время сформироваться.
|
|
|
|
|
|
|
По этой причине наиболее ценными звездами для изучения являются около 60 солнцеподобных звезд, которые находятся к нам ближе, чем примерно на 30 световых лет. Наиболее перспективные планеты, вращающиеся вокруг этих звезд, должны иметь размеры и температуру, аналогичные земным, так что может существовать твердая почва и жидкая вода.
|
|
|
|
Иголка в стоге сена
|
|
|
|
Наблюдение экзопланеты, похожей на Землю, отдельно от звезды, вокруг которой она обращается, представляет собой серьезную проблему. Даже при самом благоприятном сценарии звезда в миллион раз ярче планеты; если два объекта будут размыты, нет никакой надежды обнаружить планету.
|
|
|
|
Теория оптики гласит, что наилучшее разрешение, которое можно получить при съемке в телескоп, зависит от размера телескопа и длины волны наблюдаемого света.
|
|
|
|
Планеты с жидкой водой излучают больше всего света на длинах волн около 10 микрон (толщина тонкого человеческого волоса в 20 раз превышает обычную длину волны видимого света). При такой длине волны телескоп должен собирать свет на расстоянии не менее 20 метров, чтобы иметь разрешение, достаточное для отделения Земли от Солнца на расстоянии 30 световых лет.
|
|
|
|
Кроме того, телескоп должен находиться в космосе, поскольку при наблюдении через атмосферу Земли изображение будет слишком размытым. Однако диаметр космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) составляет всего 6,5 метров, и запустить этот телескоп было чрезвычайно сложно.
|
|
|
|
Поскольку использование 20-метрового космического телескопа кажется недостижимым при современных технологиях, ученые изучили несколько альтернативных подходов.
|
|
|
|
Один из них предполагает запуск нескольких телескопов меньшего размера, которые поддерживают предельно точные расстояния между собой, так что весь комплекс работает как один телескоп большого диаметра. Но поддержание требуемой точности позиционирования космического аппарата (которая должна быть точно откалибрована до размера обычной молекулы) в настоящее время также невозможно.
|
|
|
|
В других предложениях используется свет с более короткой длиной волны, что позволяет использовать телескоп меньшего размера. Однако в видимом свете звезда, подобная Солнцу, более чем в 10 миллиардов раз ярче Земли. В настоящее время невозможно перекрыть достаточное количество звездного света, чтобы можно было увидеть планету в этом случае, даже если в принципе изображение имеет достаточно высокое разрешение.
|
|
|
|
Одна из идей по блокированию звездного света заключается в том, чтобы запустить космический аппарат под названием "звездный щит" диаметром в десятки метров на расстоянии десятков тысяч миль перед космическим телескопом, чтобы он точно блокировал свет от звезды, в то время как свет от планеты-компаньона не блокировался.
|
|
|
|
Однако этот план требует запуска двух космических аппаратов (телескопа и "звездной тени"). Кроме того, наведение телескопа на разные звезды повлекло бы за собой перемещение "звездной тени" на тысячи миль, что потребовало бы непомерно большого количества топлива.
|
|
|
|
Прямоугольная перспектива
|
|
|
|
В статье, опубликованной в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, астрофизики предлагают более приемлемую альтернативу.
|
|
|
|
Они показывают, что можно обнаружить близлежащие планеты земного типа, вращающиеся вокруг звезд, подобных Солнцу, с помощью телескопа примерно того же размера, что и JWST, работающего примерно на той же инфракрасной длине волны (10 микрон), что и JWST, с зеркалом размером один на 20 метров, а не прямоугольником. круг диаметром 6,5 метра.
|
|
|
|
С помощью зеркала такой формы и размера они могут отделить звезду от экзопланеты в направлении, в котором длина зеркала телескопа составляет 20 метров. Чтобы найти экзопланеты в любом положении вокруг звезды, зеркало можно поворачивать так, чтобы его длинная ось иногда совпадала со звездой и планетой.
|
|
|
|
Команда ученых показывает, что с помощью этого проекта в принципе можно найти половину всех существующих планет земного типа, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, в радиусе 30 световых лет, менее чем за три года. Хотя дизайн потребует дальнейшего проектирования и оптимизации, прежде чем будут обеспечены его возможности, нет очевидных требований, требующих интенсивного технологического развития, как в случае с другими ведущими идеями.
|
|
|
|
Если вокруг среднестатистической звезды, подобной Солнцу, вращается примерно одна планета, похожая на Землю, то мы могли бы найти около 30 многообещающих планет. Последующее изучение этих планет может выявить планеты с атмосферами, которые предполагают наличие жизни, например, кислорода, который образовался в результате фотосинтеза.
|
|
|
|
К наиболее многообещающему кандидату мы могли бы направить зонд, который в конечном итоге передал бы снимки поверхности планеты, говорят астрофизики. Прямоугольный телескоп мог бы обеспечить прямой путь к идентификации нашей планеты-сестры, Земли 2.0.
|
|
|
|
Источник
|
