Зачем изучать космос? И где вне Земли может быть жизнь? Отвечает астроном

Отсутствие жизни за пределами Земли — как в Солнечной системе, так и во Вселенной — не доказано. Точно так же, как не доказано ее существование.

При этом ученым известны космические тела в Солнечной системе с условиями, потенциально пригодными для жизни. «Например, на спутнике Юпитера, Европе, существует глубокий подледный океан. Судя по всему, на его дне есть вулканы, которые могут согревать воду. А гейзеры спутника Сатурна, Энцелада, выбрасывают в космос водяной пар, — объясняет Игорь Измайлов. — В таких местах вполне может быть жизнь. Но, скорее всего, она — как и на большинстве космических тел — представлена бактериями, населяющими океан, и больше ничем».

Сейчас до спутников Юпитера и Сатурна практически невозможно добраться. Поэтому их исследование и поиск жизни на них, как и на других космических объектах, — дело далекого будущего. Еще в 1970-х люди запустили в космос зонды, которые несут на себе послания инопланетянам от человека: пластинки с пиктограммами, изображающими устройство Солнечной системы, грампластинки с записью разных звуков Земли, в том числе сердцебиения человека. Вероятно, эти космические аппараты будут вечно странствовать по нашей Галактике. Но пока каких-либо ответных сигналов от инопланетян на Землю не поступало.

Ученым известно уже более 5500 планет, которые обращаются вокруг других звезд. Их называют экзопланетами. О большинстве из них нам, к сожалению, почти ничего не известно — за исключением того, что они в принципе существуют. Очень приблизительно ученые могут оценить их размер и в редких случаях массу.

Некоторые исследователи для оценки схожести этих планет с нашей предлагают использовать индекс подобия Земле (Earth Similarity Index, ESI). Его рассчитывают на основе нескольких факторов:

1. водно-тепловой пригодности климата планеты для существования растительности;
2. удаленности планеты от обитаемой зоны родительской звезды;
3. состава экзопланеты;
4. возможности экзопланеты держать атмосферу;
5. массы планеты;
6. приповерхностной температуры планеты.

Самый высокий индекс подобия Земле — 0,95 — сейчас у экзопланеты Тигарден b. Ее открыли в 2019 году. Она находится в обитаемой зоне Звезды Тигардена, в 12,5 светового года от Солнечной системы.

Пока информации о планетах за пределами Солнечной системы крайне мало. Чтобы ее получить, необходимо строить больше телескопов — как наземных, так и космических. Но стоят эти телескопы очень дорого — миллиарды долларов.

Ученые видят в составе объектов во Вселенной те же химические элементы, что встречаются на Земле. К тому же все указывает на универсальность открытых людьми физических законов как для Земли, так и для космоса. Поэтому ученые могут установить характеристики очень отдаленных от нас небесных тел по косвенным признакам.

«Например, если экзопланета проходит между наблюдателем и звездой, то свет звезды немного уменьшается. Такое наблюдение может дать нам информацию о ее размере, наличии или отсутствии у нее атмосферы (в редких случаях), — отмечает Игорь Измайлов. — Массу планеты можно получить из наблюдений за спектром звезды. Зная массу и размер планеты, мы можем вычислить ее плотность. Если плотность получается выше, чем у Земли, то мы понимаем, что ядро этой планеты состоит преимущественно из железа, если ниже — то из газа».

При этом выяснить более детальную — не косвенную, а точную — информацию об экзопланетах наука пока не способна.

Звезды в большинстве созвездий никак не связаны физически — в узнаваемые группы их объединил человек. Причем на протяжении тысячелетий количество и расположение созвездий менялось.

Так, еще с глубокой древности известны 12 зодиакальных созвездий (от Овна до Рыб). Названия еще 36 групп звезд встречаются в трудах позднеэллинистического астронома Клавдия Птолемея, жившего во II веке н. э. Остальные современные созвездия постепенно вводились в XVII–XVIII веках, после завершения эпохи великих географических открытий — когда исследователи открыли для себя южное небо. Созвездия называли именами реальных и вымышленных животных и предметов с похожими очертаниями, а также древнегреческих богов и богинь.

В начале XX века Международный астрономический союз разделил все небо на 88 созвездий, между которыми установил четкие границы. «Основная цель — сделать небесную карту и обозначить на ней конкретные области. И звездам действительно стало удобно давать имена: например, Альфа Большой Медведицы или Альфа Центавра», — говорит Игорь Измайлов.

При этом некоторые созвездия связаны не только в глазах человека. Например, у большинства звезд Ориона — общее происхождение. «Звезды в этом созвездии появились практически одновременно — из большого газопылевого облака, которое начало сжиматься», — объясняет астроном.

В космосе движутся все объекты — и звезды тоже. Просто это происходит настолько медленно, что человеку сложно это заметить.

«Все звезды, которые вы видите, вращаются вокруг центра Галактики. Но они совершают один оборот примерно за 200 миллионов земных лет, — объясняет Игорь Измайлов. — При этом относительно близкие звезды можно несколько раз снять в телескоп и, сравнив кадры, увидеть, как они сдвигаются. Таких звезд не так уж и мало».

Так что в далеком будущем очертания созвездий совершенно точно изменятся. Известно, что форма, например, ковша Большой Медведицы со временем исказится настолько, что он попросту исчезнет. Только до этого еще сотни тысяч лет.

Звезды действительно сильно отличаются друг от друга яркостью. У одних свечение может быть в миллион раз слабее Солнца, у других — в миллион раз ярче.

«В первую очередь, яркость зависит от массы. Причем это нелинейная зависимость: звезда, которая в 10 раз больше Солнца, будет светить в несколько сотен тысяч раз ярче его. Большинство звезд, которые мы видим невооруженным глазом, — молодые гиганты со светимостью на порядки больше солнечной. И еще нужно помнить, что все звезды находятся на разном расстоянии от Земли — это тоже влияет на нашу возможность их увидеть», — объясняет Игорь Измайлов.

Черные дыры, как и любые космические объекты, движутся. Поэтому теоретически одна из них действительно может приблизиться к нашей планете. Но крайне маловероятно, что это произойдет в ближайшее время.

«Все объекты, которые расположены на расстоянии ближе 100 световых лет от Земли, мы неплохо видим. И среди них нет ни одной черной дыры, которая гипотетически могла бы пройти через центр Солнечной системы в обозримое время. Поэтому вероятность приближения к Земле есть, но она отодвигается как минимум на миллионы лет», — отмечает эксперт.

Сейчас самая близкая к нам черная дыра из известных — Gaia BH1. Она находится аж в 1560 световых годах от Земли. Ее обнаружили недавно, и пока она, скорее, «кандидат в кандидаты в черные дыры» — ее еще нужно дополнительно исследовать. В любом случае 1560 световых лет — это очень много. В сфере такого радиуса находятся сотни миллионов звезд, и все они ближе к нам, чем Gaia BH1.

Столкновение с Землей крупного астероида гораздо более вероятно. Опасности такого происшествия в ближайшем будущем пока нет, но ученые все равно разрабатывают способы защиты планеты на этот случай. Правда, пока теоретические — например, обсуждается возможность нанесения по космическому телу ядерного удара.

Взорваться, как сверхновая, Солнце не может — на это способны только звезды очень большой массы. Но это не значит, что наш желтый карлик (спектральный тип G2V, а не обзывательство) не представляет опасности.

«Солнце светит из-за того, что внутри него водород превращается в гелий. Но через 4–5 миллиардов лет горючее у звезды кончится — наступит стадия красного гиганта. Солнце остынет и чуть разбухнет, его светимость увеличится на несколько порядков. Температура в районе Земли будет составлять несколько тысяч градусов», — прогнозирует Игорь Измайлов.

Один из возможных сценариев гибели нашей планеты — ее поглощение, которое произойдет в результате расширения Солнца. Но вероятность этого мала.

Да, может. Этому даже посвящено методическое пособие «Открытие за неделю» — его написали любители астрономии вместе с сотрудниками Пулковской обсерватории.

По словам Игоря Измайлова, чтобы открыть новый объект в Солнечной системе, достаточно внимательно изучить космические изображения в интернете. Снимки, полученные с большинства мировых научных телескопов, публикуют в открытом доступе. «Вы просто находите их в Сети и проводите анализ. Многие коллеги таким образом делают научные работы», — отмечает эксперт.

«Но надо понимать, что в нашей Галактике сотни миллиардов звезд, — продолжает ученый. — Следовательно, обнаружение нового космического тела не что-то редкое: для этого вам нужно просто выбрать любой неописанный объект и его описать. Другое дело — узнать какой-нибудь интересный факт из жизни звезд в целом».

Пулковская обсерватория, в которой работает Игорь Измайлов, считается основной астрономической обсерваторией Российской академии наук. Она была открыта еще в 1839 году. Сегодня в ней — почти 90 научных сотрудников.

У каждого исследователя — своя специализация. К примеру, космологи исследуют свойства и эволюцию Вселенной в целом. Космические биологи — особенности работы биологических систем в условиях невесомости и измененной гравитации. Астрономы же изучают небесные тела и их системы: планеты, звезды, астероиды, галактики.

«Хоть я и занимаюсь звездами, наблюдение за небом, участие в конференциях, написание статей отнимают у меня примерно 10% времени. Ежедневный труд астронома напоминает обычную офисную работу: основной мой инструмент — компьютер, а главный навык — программирование», — объясняет Игорь Измайлов.

С помощью программирования Игорь Измайлов получает с аппарата изображение, обрабатывает его и добытые данные. Задача астрономии как науки — получение новых знаний о небесных телах. Если в результате астроном узнает до того неизвестный важный факт о небесном теле или новую закономерность, относящуюся ко многим телам, он описывает ее в статье и посылает в научный журнал. Над исследованиями сегодня чаще всего работает целый коллектив соавторов, иногда их число может превышать сотню. Одиночные работы тоже бывают, но они сейчас — редкость.

Спутниковые телевидение, интернет и связь, GPS-навигация, сервисы геолокации и беспроводные девайсы — мы ежедневно пользуемся вещами, доступными нам в результате освоения космоса. К тому же познание окружающего мира — это базовая потребность человека.

«Знания о соседних планетах помогают нам лучше узнать Землю, — говорит Игорь Измайлов. — Например, атмосфера Венеры и Марса состоит из углекислоты. Исходя из этого, мы понимаем, что до появления жизни на Земле тоже не было кислорода. Венера, атмосфера которой разогрета более чем до 400 градусов, еще и прекрасно демонстрирует нам, как на планету может влиять парниковый эффект».

Российские астрономы исследуют все существующие в космосе объекты: от скоплений галактик — самых больших структур во Вселенной — до мельчайших космических пылевых частиц. По мнению Игоря Измайлова, среди наиболее актуальных тем сегодня — изучение Урана, Нептуна, а также поиск и исследование экзопланет.

«Основная задача сегодня — понять, как устроена планетарная система, как она образуется, эволюционирует, как живут планеты. Для этого нам нужно совершенствовать наблюдательные средства», — отмечает эксперт.

В России есть немало крупных астрофизических обсерваторий, приборная база которых обновляется по национальному проекту «Наука и университеты». Это помогает проводить исследования на качественно новом уровне. Например, одна из таких установок — Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук (САО РАН) в Карачаево-Черкесии. Это научная астрономическая организация, на базе которой функционируют уникальные установки: Большой телескоп альт-азимутальный БТА и радиотелескоп РАТАН-600. Это одни из крупнейших телескопов в мире, которые работают круглосуточно для решения задач современной астрофизики.