Знайдено планету K2-18b, яка вкрита теплим океаном, повним життя. Вона у два з половиною рази більша за Землю та знаходиться більш ніж за сто світлових років від Землі, і в телескоп її не видно. Тож як ми дізналися, що вона взагалі існує? Що може бути доказом життя на планеті?
Знайти голку в сіні: як побачити планету біля зірки?
Планети дуже малі у порівнянні з зірками: в обʼєм Сонця вмістилося б більше ніж 1.3 млн обʼємів Землі. Як на зло, планети ще й не випромінюють світла, тоді як зірки світять дуже яскраво. Таким чином, якщо вчені шукають планету біля іншої зірки, їм треба знайти маленький і темний обʼєкт поряд з надвеликим і надяскравим. Ця задача була неподоланою аж до кінця минулого сторіччя, коли розвиток апаратури дозволив з нею впоратися. Але і тоді вчені не намагаються розгледіти планети у телескоп — поки що насправді не існує жодного фото планети біля іншої зірки у видимому спектрі. Натомість вони спочатку дивляться на непрямі фактори.
Метод №1
Найпростіший — це спостереження за яскравістю зірки.
Коли планета проходить перед зіркою, вона затьмарює невеличку частину її світла. Сучасна апаратура може побачити такі перепади. Якщо вони регулярні — значить, навколо зірки обертається якийсь великий обʼєкт. Такий метод виявлення назвали транзитним: адже «transit» значить «проходження». Якщо підтвердяться і наступні «маркери» присутності планети, то можна буде сказати, що це саме планета.
Метод №2
По орбіті зірки.
Насправді фізика говорить, що два тіла обертаються по орбітах навколо загального центра мас. Якщо одне з них значно більше за інше, то центр мас знаходитиметься всередині нього і буде здаватися, наче менше обертається навколо більшого. Планети своїм обертанням трохи «хитають» зірки, і це можна виявити. Особливо — якщо планети великі.
Метод №3
Третій спосіб заснований на незвичній ідеї: гравітація може змінювати рух світла.
Коли світло проходить біля тіла з великою гравітацією, воно змінює траєкторію, наче пройшло через лінзу. Планети також можуть слугувати такими «лінзами». І якщо у певній області простору виникає і зникає така лінза, то можна судити, що там пройшов масивний об’єкт.
Якщо ви хочете подивитись гарні візуалізації всіх цих способів (і ще двох на додачу) — завітайте на цю сторінку від NASA.
Але всі ці методи лиш говорять, як знайти планету.
Як знайти життя на тих далеких планетах?
По-перше, не всі планети вважаються потенційними кандидатами на присутність життя.
Важко уявити собі бурхливе життя на випалених рівнинах Меркурія чи в заморожених небесах Урана. Фантасти написали багато цікавих книжок, де зустрічалися інопланетяни всіх можливих видів і місць походження. Та насправді єдиний вид життя, про існування якого ми знаємо напевно — це засноване на воді й вуглеці життя з теплої планети Земля. Тому вчені намагаються знайти планети, схожі на нашу.
По-друге – по температурі.
Планета має бути не надто холодною і не надто гарячою. Щоби на ній існувало подібне земному життя, там має бути клімат, схожий на наш, щоби на поверхні була жидка вода. До останнього десятиріччя середню температуру поверхні припускали приблизно: порівнювали яскравість зірки з сонячною, і оцінювали, наскільки б це нагріло планету.
Але у 2023 телескопу «Джеймс Вебб» вдалося виміряти температуру екзопланети за кількістю інфрачервоного випромінювання. Це дуже добре, адже у майбутньому ми зможемо оцінити справжню температуру планет, а не приблизну.
По приблизно оціненій температурі навколо зорі формується уявна «зона життєздатності» — зона, у якій може існувати жидка вода і життя.
Але ніхто не гарантує, що на планеті буде життя навіть якщо вона знаходиться у цій зоні. Венера обертається всередині «зони життєздатності» Сонця — і все ж таки її поверхня це справжнє пекло. А все через склад атмосфери, у якій було забагато вуглекислого газу, що перетворив планету на теплицю. Тож вчені намагаються виявити склад атмосфери планети.
Але як можливо виявити склад атмосфери планети, що знаходиться за сотні світлових років від нас?
Це звучить божевільно! Але спосіб є. Треба подивитися, як саме світло зорі змінюється від проходження через атмосферу планети. Подібно до того, як видиме світло, проходячи через вишневий сік у стакані, стає червоним, а проходячи через соняшникову олію, стає жовтим, випромінювання при проходженні через різні речовини набуває різних кольорів. Кожний атом і кожна молекула залишає на ньому свій унікальний відбиток.
І, вивчаючи спектр випромінювання від К2-18b, вчені побачили відбиток молекул діметілсульфіду і діметілдісульфіду.
На Землі у цих речовин є лише одне природне джерело: водорості. Вчені перевірили та все підтвердилося: в атмосфері К2-18b не просто були ці речовини — їх було в 10 раз більше, ніж у земній атмосфері. По попереднім дослідженням К2-18b могла бути планетою-океаном, і цей факт дуже гарно поєднувався з тим, що у її атмосфери у величезній кількості була речовина, яку на Землі виробляють лише водорості.
Проте ми дуже мало знаємо про геологію далеких планет. Хто сказав, що на К2-18b не може бути неорганічних реакцій, що виробляють ці речовини?
Насправді ніхто такого не говорив. Цілком можливо, що ніякого життя там немає, а молекули породжені якимись досі невиданими реакціями в глибині планетарного океану. Вчені поки не можуть сказати більше. Проте вони продовжують шукати на інших планетах речовини, що пов’язані з життям — кисень, озон, аміак, та багато інших. І сподіваються, що одного дня пошуки призведуть до успіху.
Іван Синенко
Джерела:
- https://www.nytimes.com/2025/04/16/science/astronomy-exoplanets-habitable-k218b.html
- https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet
- The Planet Factory: Exoplanets and the Search for a Second Earth, Elisabeth J. Tasker
