Уникальна ли наша Солнечная система?

 

Солнечная система имеет упорядоченную структуру: движение по орбитам всех планет происходит в одном направлении и, более или менее, в одной плоскости. Вероятно, это связано с происхождением системы.

 

Это привело философа Иммануила Канта (1724–1804) и астронома Пьера Симона Лапласа (1749–1827) к предложению «небулярной» гипотезы.

 

Идея: планеты конденсируются из плоского диска материи, закрученной вокруг новорожденного Солнца. Большой вопрос: вокруг других звезд произошло то же самое?

 

В 1980-х германо-американский инфракрасный спутник IRAS обнаружил звезды с избыточным количеством тепла (инфракрасного излучения), вероятно, от окружающих дисков пыли.

 

Для звезды Бета Живописца, в 63 световых годах от Земли, с телескопа на Земле было получено изображение диска. Вероятно, он содержит пыль/гальку.

 

В начале 1990-х Космический телескоп Хаббла обнаружил протопланетарные диски, окружающие зарождающиеся звезды в туманности Ориона. Диски оказываются распространенной историей.

 

Пыльные протопланетарные диски обнаружить легче, чем полностью сформировавшиеся планеты: они рассеивают свет звезды и также имеют инфракрасное свечение (тепловое излучение).

 

Очень молодые звезды могут быть окружены реальными протопланетарными дисками. У более старых звезд могут быть диски осколков от столкновений между большими телами.

 

Некоторые диски усеченные либо имеют пустые центры или щели вероятно, вызванные гравитацией больших тел, как промежутки (щели) в кольцах Сатурна.

 

Компьютерное моделирование предполагает, что газ и пыль в плоских вращающихся дисках, вероятно, соберутся в большие тела, формируя, в конечном счете, планеты.

 

Таким образом, все доказательства указывают в одном направлении: наша Солнечная система не уникальна, хотя другие планетарные системы могут быть менее упорядоченными, чем наша.

 

111. Что такое экзопланета?

 

«Экзо» означает «вне», т. е. вне нашей Солнечной системы. Планеты в нашей Солнечной системе вращаются вокруг Солнца, тогда как экзопланеты — по орбитам других звезд.

 

Число планет в нашей собственной Солнечной системе: 8. Число известных и подтвержденных экзопланет (к весне 2011): более чем 500.

 

Экзопланеты трудно увидеть. Они маленькие, темные и находятся близко к родительской звезде. Они отражают только очень небольшую часть света звезды.

 

Таким образом, их прямое обнаружение практически невозможно. Поэтому большинство экзопланет найдено через их косвенное влияние на родительские звезды.

 

Орбитальная гравитация экзопланеты заставляет звезду колебаться. Трудно увидеть на небе (астрометрия), но довольно легко оценить в свете, идущем от звезды.

 

Звезда попеременно движется к нам и удаляется от нас. Результат: небольшое периодическое изменение в длине волны испускаемого звездой света (эффект Доплера).

 

Это позволяет рассчитать период обращения на орбите и удлинение орбиты, а также (если масса звезды известна), нижний предел для массы планеты.

 

В 1995 таким способом была найдена первая экзопланета, вращающаяся вокруг подобной Солнцу звезды: 51 Пегаса Ь, обнаруженная швейцарской командой во главе с Мишелем Майором.

 

Другой метод: если мы видим край орбиты — планета регулярно появляется у поверхности родительской звезды. Во время этих «появлений» звезда немного затемнена.

 

Если размер звезды известен, падение яркости позволяет рассчитать размер планеты. Зная массу (получена методом Доплера), можно найти плотность.

 

Чтобы видеть край орбиты, необходимо контролировать много звезд. Это делается космическим телескопом NASA Кеплер. К настоящему моменту обнаружено более 1200 кандидатов.

 

Святой Грааль: подобная Земле экзопланета, на подобной Земной орбите, вокруг подобной Солнцу звезды. Может содержать жизнь. Кеплер может обнаружить это в течение нескольких лет.

 

112. Какие самые странные экзопланеты обнаружены?

 

Почти все экзопланеты, найденные до настоящего времени, странны так или иначе. Экзопланеты демонстрируют изумительное разнообразие свойств.

 

Первые обнаруженные экзопланеты (1992) вращались вокруг пульсара (звездный труп, мертвая звезда). У них неясное происхождение. Никакая жизнь там невозможна из-за сильного рентгеновского излучения пульсара.

 

Первыми планетами, найденными вокруг подобных Солнцу звезд, были «горячие Юпитеры» — более массивные, чем Юпитер, но расположенные ближе к своим звездам, чем Меркурий к Солнцу.

 

Конечно, горячий Юпитер легче разыскать: массивные планеты на малых орбитах производят большие звездные колебания. Но теперь сотни из них известны.

 

Самая горячая экзопланета: WASP-12b, 2240 °C. Может медленно испаряться, как гигантская комета. Испарение наблюдается и с другой планеты, HD 209 458b.

 

Самая маленькая орбита: GJ 1214b (2,1 млн км). Самый короткий период: 55 Cancri е (17 ч 40 мин). Некоторые планеты имеют чрезвычайно сильно наклоненные или очень удлиненные орбиты.

 

У многих звезд есть системы двух или более планет. У 55 Cancri  есть пять планет; Gliese 581 и Kepler-11 имеют по шесть.

 

Космический телескоп Кеплер даже нашел в качестве возможного кандидата систему с двумя планетами, находящимися на одной орбите, одна из которых движется на 60° позади другой.

 

Некоторые скалистые планеты так горячи, что у них должна быть расплавленная поверхность. Другие могут быть полностью покрыты океаном и горячей, парной атмосферой.

 

CoRoT-7b и Kepler-10b — скалистые планеты, немного более крупные и объемные, чем Земля. Орбиты обеих близки к их звезде, таким образом, они лава-планеты.

 

Gliese 581g наиболее крупная. Она также имеет маленькую орбиту, но ее родительская звезда — спокойный красный карлик, поэтому на ее поверхности могут быть озера или моря.

 

Теоретики думают, что некоторые экзопланеты могут состоять в основном из соединений углерода или железа/никеля, в то время как другие могут быть скалистыми без металлического ядра.

 

Эти экстра-солнечные системы очень отличаются от Солнечной системы. Планета, подобная Земле, с океанами и жизнью, движущаяся вокруг подобной Солнцу звезде, может быть редкостью.

 

113. Существует ли какой-нибудь способ, которым мы можем общаться с инопланетными цивилизациями?

 

В XIX в. ученые предложили общаться с марсианами, сажая деревья так, чтобы они образовывали геометрические фигуры, или разжигая большие огни в Сахаре.

 

В 1959 Джузеппе Коккони и Филип Моррисон в статье для Nature  предположили, что 21-см радиоволны — лучший выбор для межзвездной коммуникации.

 

Год спустя Фрэнк Дрейк начал проект Озма (Ozma) [33] Он настроился на звезды Эпсилон Эридана (Epsilon Eridani) и Тау Кита (Таи Ceti), чтобы искать искусственные радиосигналы.

 

С 1960 поиск внеземного разума, или проект SETI [34], становится более значимым. Но до сих пор сигнал от внеземных цивилизаций не обнаружен.

 

Мы послали также сообщения на космических кораблях — пластинку-послание на Пионере и Межзвездный Отчет на Вояджере — закодированные радиопослания к другим звездам.

 

Кроме того, радио- и телетрансляции превратили Землю в «естественный» излучатель сильных искусственных радиоволн. Они могут быть приняты инопланетянами.

 

Через проект SETI@Home Вы можете участвовать в поиске. Астрономы также производили поиск в области видимых длин волн (оптический SETI).

 

Непосредственная коммуникация, насколько нам известно, невозможна: даже для ближайшей звезды будет 8-летняя задержка между вопросом и ответом.

 

Язык тоже представляет проблему. Математики создали «универсальные языки», которые могли бы быть понятны инопланетянам, если они захотят приложить усилия.

 

Шансы на успех SETI зависят от числа подобных Земле планет; частоты существования на них жизни/разума; и т. д. Это все факторы, входящие в «уравнение Дрейка».

 

«Жуткая тишина» (термин, использованный Полом Дэвисом) может означать, что инопланетные цивилизации редки или даже не существуют. Мы могли быть отклонением.

 

Однако ученые, поддерживающие SETI, упорствуют — если вы не будете искать, то вы, конечно, ничего не найдете. И 50 лет это только миг для космического глаза.

 

114. Посещали ли нас инопланетяне?

 

В «2001: Космическая одиссея» [35]: инопланетяне оставили «монолит», спрятанный на Луне, который доложен подать им сигнал, что человеческий род существует и может преодолевать космическое пространство.

 

Если космические сообщества инопланетян когда-либо возникали где-нибудь в нашем Млечном Пути, есть веский довод, что они должны были посетить нашу Солнечную систему.

 

Аргумент Энрико Ферми, итало-американского физика, который в 1942 построил первый ядерный реактор на заброшенной площадке для сквоша в Чикагском университете.

 

Ферми предложил самый легкий способ исследовать галактику — с помощью «самовоспроизводящихся зондов». Каждый летит к ближайшей звезде. Использует ресурсы для построения двух копий…

 

Такие космические зонды могут «инфицировать» галактику, подобно вирусу. Потребовалось бы всего несколько десятков миллионов лет, чтобы посетить все звезды в Млечном Пути.

 

Посещение всех планетарных систем Млечного Пути потребовало бы только приблизительно 0,1 % от этих 10 млрд лет, которые существует наша галактика.

 

«Парадокс Ферми»: если инопланетяне существуют в нашем Млечном Пути, они должны были встретиться на нашем пути. Бессмертные слова Энрико: «Где они?»

 

Некоторые говорят, что инопланетян нет, потому что мы — первая цивилизация, которая возникла. Мы обречены на космическое одиночество, и нам никогда не найти кого-либо для общения.

 

Существует другая возможность: убийца инопланетян уничтожает зарождающиеся цивилизации, подобные нашей, ИЛИ мы находимся в «детской зоне», недосягаемой для инопланетян.

 

Но отсутствие доказательств — не всегда доказательство отсутствия. Если инопланетяне посетили Землю, доказательства могли быть уничтожены погодой/геологией.

 

Наиболее вероятное место для инопланетных артефактов находится в мертвом мире Луны, где это может храниться целую вечность, — точно так же, как «монолит» в «2001».

 

Но 200 млрд млрд миллиардов км³ пространства в пределах орбиты наиболее удаленной планеты еще недостаточно исследованы, чтобы заявить, что инопланетян здесь не было.

 

 

История астрономии

 

Кто были первые астрономы?

 

Астрономия — самая старая из наук. Или так говорят про астрономов. Первыми астрономами были доисторические люди, задававшиеся вопросом, каковы Солнце, Луна и звезды.

 

Ежедневное движение Солнца установило часы. Ежемесячные фазы Луны и ежегодная смена времен года создали календарь. Звезды обеспечили ориентацию.

 

Вырезанный из кости животных календарь (Франция, 30 000 до н. э.), возможно, был первым лунным календарем. Наскальные рисунки пещеры Ласко[36] (15 300 до н. э.), возможно, изображают созвездия.

 

Стоунхендж, построенный в 3100–1600 до н. э., был примитивной обсерваторией для наблюдений за сменой времен года. Солнце в день летнего солнцестояния все еще поднимается над камнем Каблук.

 

В каждой культуре небесные тела были идентифицированы с божествами (богами). Только изучение их перемещений, казалось, было способом узнать о божественных планах.

 

Результат: астрология — система суеверий, что события на Земле управляются событиями в небе. Множество людей все еще полагают, что это верно.

 

Затмения Солнца и Луны, соединения (парад) планет, метеорные потоки или появления комет, как правило, рассматриваются как предвестники войны или голода.

 

В каждой культуре небесные тела также играют роль в создании мифов. Тысячелетия астрономия была тесно связана с религией.

 

Первые астрономы имели одно общее представление: Земля была центром Вселенной. Выйдите на улицу, посмотрите вверх, и вы поймете почему.