Вселенная забита двойниками Земли

Более трети звездных систем, к которым принадлежат выявленные к настоящему времени за пределами Солнечной системы газовые гиганты, могут содержать в себе и планеты земного типа. Поверхность таких планет (их называют пригодными для жизни экзопланетами) должна быть, по-видимому, покрыта большими океанами воды, способными обеспечить зарождение и поддержание каких-либо форм жизни.

Согласно данным нового исследования, опубликованного в Science, землеподобные планеты – самое обыкновенное явление, только искать их надо в тех звездных системах, в которые входят так называемые горячие юпитеры.

Первые результаты своих изысканий ученые предъявили на встрече астробиологов NASA в Вашингтоне в апреле текущего года.

Горячие юпитеры двигаются совсем рядом со своей звездой, иногда даже ближе, чем Меркурий к Солнцу. По словам астрофизика Шона Раймонда из университета Колорадо в Боулдере, соавтора исследования, первоначальное образование горячих юпитеров предположительно происходило вдалеке от своей звезды, но затем они постепенно мигрировали в ее сторону.

На этом этапе формирования звездной системы протопланетное облако, имеющее форму диска, населяли небольшие астероиды, обломки скалистых пород и глыбы льда. Круша окружающий космос своей гравитацией, горячие юпитеры двигались к своим солнцам и попутно способствовали возникновению землеподобных планет, которые буквально слипались из этого космического мусора. Ледяные тела стали источниками океанов.

Ранее считалось, что при миграции горячие юпитеры неизбежно поглотят или рассеют все каменистые планетезимали по пути. Новые данные заставляют предположить, что «газовые гиганты стали главными игроками в планетарном бильярде», как образно говорит Раймонд.

Раймонд и его коллеги Ави Манделл, сотрудник Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте и Пенсильванского государственного университета, и Стейн Сигурдссон также из Центра Годдарда выполнили компьютерное моделирование перемещений газовых юпитеров в период формирования планет их звездных систем. Моделирование опровергло существующие представления о начальном периоде формирования звездных систем с горячими юпитерами.

Для начала исследователи взяли тысячу виртуальных объектов размером с Луну, «сделанных» из скал и льда, и в течение восьми месяцев имитировали их развитие в течение 200 млн лет.

Ученые пришли к заключению, что примерно в каждой третьей из известных планетарных систем могли образоваться планеты земного типа в пригодной для обитания зоне за горячим юпитером (вероятно, имеется в виду вблизи эффективной земной орбиты).

В пригодной для жизни зоне не слишком жарко, чтобы вода не испарилась с поверхности планеты, и не слишком холодно, чтобы она не замерзла, а осталась в жидком состоянии.

На рисунке Шоном Раймондом представлены в сравнении Солнечная система с Землей (сверху) и гипотетическая звездная система с горячим юпитером и землеподобной планетой, покрытой океанами, за ним (внизу). Кроме того, как показало моделирование, вблизи горячих юпитеров кроме планет земного типа формируются и скалистые образования – так называемые горячие земли.

Теоретическую выкладку подтверждает наблюдение астрономов университета Беркли во главе с Джеффри Мэрси (Marcy).

В 2005 году они обнаружили в соседней звездной системе «горячую землю», радиус которой вдвое больше нашей Земли и которая двигалась на расстоянии лишь 3,2 млн км от звезды-хозяйки.

Размер горячей земли может в пять раз превышать величину нашей планеты. Согласно компьютерной модели, формироваться они могут на удивление быстро, всего за каких-то 100 тыс. лет (для сравнения: планете земного типа требуется на это не менее 200 млн лет).

Поначалу на горячих землях в 100 раз больше воды, чем на Земле сегодня, и низкий уровень содержания железа, что имеет значение для развития и насыщения кислородом атмосферы. Однако, в отличие от землеподобных планет, они вряд ли послужили бы источником жизни: близость к своей звезде постепенно иссушает планету.

Около 40% из всех найденных на сегодня экзопланет (таковых около 200) представляют собой горячие юпитеры. Поэтому и землеподобных планет должно быть много.

Правда, доля юпитеров, видимо, вскоре будет уменьшаться по мере открытия все более и более мелких планет, заметил Раймонд.

Ряд экспертов призывает с осторожностью относиться к его теоретизированиям. «В конце концов, единственная планетарная система, которую мы фактически можем увидеть, – наша собственная», – напоминает Ник Вулф, астроном из университета Аризоны в Тусоне. Современное понимание процессов, участвующих в образовании звездных систем, все еще остается в зародышевом состоянии, подчеркнул он.