Мы привыкли к громким заголовкам: «Ученые нашли вторую Землю!». За последние годы таких «вторых Земель» набралось уже под две тысячи. Но давайте честно: большинство из них — не «близнецы», а скорее «дальние родственники с большими проблемами».

Где-то слишком жарко, где-то радиация стерилизует поверхность, а где-то мы даже не знаем, есть ли у планеты твердая поверхность. Как же ученые определяют, насколько планета похожа на Землю? И есть ли среди всех найденных хоть одна, на которую теоретически можно было бы переехать? Давайте разбираться.

Как измерить «землеподобность»? Индекс ESI

Ученые придумали простую и элегантную шкалу — Индекс подобия Земле (Earth Similarity Index, ESI). Он рассчитывается на основе четырех параметров:

  1. Радиус планеты (насколько она «по размерам»)
  2. Плотность (скалистая она или газовый гигант)
  3. Температура поверхности (не слишком жарко и не слишком холодно)
  4. Вторая космическая скорость (от нее зависит, может ли планета удержать атмосферу)

Индекс варьируется от 0 до 1.

Планета с ESI выше 0,8 считается «землеподобной».

Для сравнения: Марс имеет ESI = 0,64, а Венера (наш «злой близнец») — 0,78. То есть Венера по индексу ближе к Земле, чем Марс. Но жить там, как мы знаем, невозможно.

Kepler 438b: Лидер рейтинга (ESI 0,88)

Главный претендент, убитый радиацией

Год открытия: 2015
Расстояние от Земли: 470 световых лет
Радиус: на 12% больше земного
Температура: от 0 до +60°C
ESI: 0,88 (самый высокий среди всех известных)

Возможность межзвездных путешествий: три основных варианта решения этой проблемы

Эта планета — настоящий чемпион по индексу подобия. Она всего на 12% больше Земли, находится в обитаемой зоне своей звезды, а температура на ее поверхности (в теории) позволяет существовать жидкой воде. Звучит как рай?

Но есть нюанс. Звезда Kepler 438b — красный карлик. Она намного холоднее и меньше Солнца. Но у таких звезд есть особенность: они часто выбрасывают мощнейшие вспышки радиации.

Наблюдения показали, что на родной звезде этой экзопланеты регулярно происходят выбросы, которые буквально стерилизуют поверхность. Атмосфера, если она и была, скорее всего, сдута. Океаны — испарены. А оставшаяся поверхность получает дозу радиации, смертельную для любой известной нам жизни.

Вердикт: Индекс высокий, но обитаемость — под большим вопросом.

Gliese 667Cc: Теплая и близкая (ESI 0,85)

Всего 24 световых года — и мы дома? Не совсем

Год открытия: 2011
Расстояние от Земли: 24 световых года
Масса: в 3,8 раза больше земной
Температура: около +5°C
ESI: 0,85

Это одна из самых близких к нам экзопланет — «всего» 24 световых года. Для космоса это как соседний дом. Планета находится в тройной звездной системе, но это не страшно: она вращается вокруг одного из красных карликов.

Радиус планеты неизвестен. Ученые обнаружили ее не по транзиту (когда планета проходит на фоне звезды), а по колебаниям самой звезды. Поэтому мы знаем ее массу (в 3,8 раза больше земной), но не знаем размер. Если это скалистая планета — она в 3,8 раза массивнее Земли, а значит, сила тяжести на ней будет значительно выше. Ходить будет тяжеловато.

Температура на поверхности оценивается в +5°C — вполне комфортно. Но опять же: красный карлик. Вспышки радиации — и снова проблемы с атмосферой.

Вердикт: Близко, тепло, но непонятно, твердая ли это планета и есть ли у нее атмосфера.

Kepler 442b: Холодный и старый (ESI 0,84)

Минус 40 на поверхности — и это «обитаемая зона»

Год открытия: 2015
Расстояние от Земли: 1100 световых лет
Радиус: в 1,3 раза больше земного
Температура: около -40°C
ESI: 0,84

Средняя температура Вселенной: почему Вселенная становится холоднее?

Технически Kepler 442b находится в обитаемой зоне. Формально там может быть жидкая вода. Но температура на поверхности оценивается в -40 градусов Цельсия.

Для справки: на Марсе зимой на полюсах бывает -125°C, а на экваторе днем — до +20°C. Так что -40°C — это холодно, но не смертельно. Вопрос в том, есть ли атмосфера, которая сохраняла бы тепло.

Масса планеты неизвестна, но если она скалистая, то может быть в 2,3 раза тяжелее Земли. Сила тяжести будет выше, атмосфера — плотнее. И тогда -40°C могут быть вполне комфортными для жизни в термоодежде или под землей.

Вердикт: Холодно, но не безнадежно. Главный вопрос — атмосфера.

Kepler 62e и 62f: Двойной удар (ESI 0,83 и 0,67)

Две планеты в одной системе, и обе в зоне жизни

Год открытия: 2013
Расстояние от Земли: 1200 световых лет
Радиус: 1,6 и 1,4 земного
Предполагаемая масса: около 30 масс Земли (!!)
ESI: 0,83 и 0,67

Это уникальная система: сразу две планеты находятся в обитаемой зоне своей звезды. И обе, судя по радиусу, могут быть скалистыми.

Но вот масса. 30 масс Земли — это уже не «суперземля», а почти «мини-Нептун». У таких планет обычно толстая газовая оболочка. Если у Kepler 62e и 62f есть атмосфера из водорода и гелия, то никакой жизни на поверхности нет — только газ и давление в тысячи атмосфер.

Однако есть шанс, что это водные миры — планеты, полностью покрытые океаном. Тогда жизнь возможна (например, подводная). Но это уже совсем не «вторая Земля».

Вердикт: Скорее водные миры или мини-газовые гиганты. Настоящих «твердых» близнецов Земли среди них нет.

Kepler 452b: Старший брат Земли (ESI 0,84)

Вокруг солнцеподобной звезды, но переезд не предлагать

Год открытия: 2015
Расстояние от Земли: 1400 световых лет
Радиус: в 1,6 раза больше земного
Масса (предположительно): в 5 раз больше земной
Температура: от -20 до +10°C
ESI: 0,84

Этот кандидат — особенный. Потому что его звезда — аналог нашего Солнца, а не красный карлик. Нет страшных вспышек радиации. Нет проблемы приливного захвата (когда планета всегда повернута к звезде одной стороной). Здесь все по-взрослому.

Но и здесь есть «но». Kepler 452b примерно на 1,5 миллиарда лет старше Земли. А возраст звезды — 6 миллиардов лет (наше Солнце — 4,5). Это значит, что звезда уже входит в фазу старения, становится ярче и горячее. Планета получает все больше тепла.

Сейчас температура на поверхности оценивается в диапазоне от -20 до +10°C. Но через несколько сотен миллионов лет там станет как на Венере — океаны выкипят, атмосфера станет парниковой.

Вердикт: «Вторая Земля» с отсрочкой на геологическую катастрофу. Идеальный кандидат для колонизации, если бы не 1400 световых лет.

Почему мы до сих пор не нашли идеального близнеца?

Главная проблема: мы не видим планеты, мы видим «тени»

Все эти планеты обнаружены либо методом транзита (когда планета проходит на фоне звезды и чуть-чуть ее затемняет), либо методом лучевых скоростей (когда планета заставляет звезду слегка колебаться).

Мы не видим планету. Мы видим ее влияние на звезду.

Поэтому:

  • Мы не знаем массу большинства планет (только предполагаем по моделям).
  • Мы не знаем состав атмосферы (для этого нужны спектрографы будущего).
  • Мы не знаем, есть ли там жизнь (вообще никак не узнать с текущими технологиями).

Индекс ESI — это просто математическая абстракция. Он говорит: «по размеру и температуре похожа». Но не говорит: «там есть воздух, вода и бактерии».

Близнецов много, но идеальных — ноль

Из всех найденных экзопланет:

  • Kepler 438b — почти точная копия по размеру и температуре, но убита радиацией.
  • Gliese 667Cc — близко и тепло, но неизвестны размер и атмосфера.
  • Kepler 442b — холодновато, но терпимо, если есть воздух.
  • Kepler 62e и 62f — скорее водные миры или газовые шары.
  • Kepler 452b — почти идеал, но стареющая звезда и нереально далеко.

Главный вывод: «Второй Земли» пока нет. Есть очень похожие кандидаты, но у каждого — своя фатальная проблема. Или радиация. Или холод. Или неизвестность. Или расстояние.

Но есть и хорошая новость: телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) уже работает. Он может анализировать атмосферы экзопланет. Возможно, через 5-10 лет мы точно узнаем, есть ли на какой-нибудь из них воздух, вода и — кто знает — может быть, даже жизнь. А пока индекс ESI остается для нас лучшим инструментом. И он говорит: планеты, похожие на Землю, — не редкость. Вопрос в том, насколько похожими они должны быть, чтобы называться «вторым домом».