Пошук планет за межами нашої сонячної системи

За словами астронома Сари Сіґер, кожна зірка в небі має щонайменше одну планету-супутник. Що нам відомо про ці екзопланети і як дізнатися більше? Сіґер презентує свої улюблені екзопланети і демонструє нову технологію для отримання інформації про них і навіть пошуку екзопланет з ознаками життя.

Я хочу розповісти про справжнє
дослідження інопланетного життя.

Не про маленьких зелених гуманоїдів,
які прилітають в яскравих НЛО.

Хоча було б круто.

А про пошук планет, які
рухаються по орбіті далеких зірок.

Кожна зірка у нашому небі -
це сонце.

Якщо в нашого Сонця
є планети -

Меркурій, Венера,
Земля, Марс, і т.д.,

то, напевне, інші зірки
також повинні їх мати.

Це дійсно так.

За минулі два десятиліття

астрономи віднайшли
тисячі екзопланет.

Наше нічне небо буквально
роїться екзопланетами.

Ми знаємо, опираючись
на статистику,

що кожна зірка має
принаймні одну планету.

В пошуках планет,

і в майбутньому,
ще й планет схожих на Землю,

ми можемо зайнятися

деякими з найдивовижніших
і найтаємничіших питань,

що століттями поставали
перед людством.

Чому ми тут?

Чому наш Всесвіт існує?

Як Земля сформувалася
і розвивалася?

Як і чому життя виникло
і заповнило нашу планету?

Друге питання, над
яким ми часто міркуємо:

Чи ми єдині?

Чи є ще десь життя?

Хто там є?

Знаєте, це питання поставало
протягом тисячоліть,

щонайменше від часів
грецьких філософів.

Проте я хочу зазначити,
як близько ми підійшли

до відповіді на це питання.

Уперше в історії людства
ми дійсно на це здатні.

Розмірковуючи про можливості
життя за межами Землі,

я беру до уваги те, що наше Сонце -
лише одна з безлічі зірок.

Це зображення справжньої галактики.

Ми вважаємо, що Чумацький Шлях
має такий вигляд.

Це сукупність зірок.

Проте наше [Сонце] - одна
з сотень мільярдів зірок,

і наша галактика - одна з близько
сотень мільярдів галактик.

Ураховуючи, що маленькі планети
досить поширені,

неважко самим порахувати.

Існує так багато зірок
і так багато планет,

що, безсумнівно, на одній з них
повинне бути життя.

Біологи сердяться на мене
за такі слова,

оскільки ми ще не маємо жодних
доказів життя поза Землею.

Якби ми могли подивитися
на нашу галактику зовні

та збільшити масштаб до Сонця,

ми б побачили справжню карту зірок.

Позначені зірки мають
відомі екзопланети.

Насправді, це лише
верхівка айсберга.

Ця анімація збільшує масштаб
нашої сонячної системи.

Тут можна побачити планети

і космічні кораблі, що також
рухаються по орбіті Сонця.

Уявивши, що ми знаходимося
на Західному узбережжі Північної Америки

і дивимося на зоряне небо,

ось що ми побачимо у весняну ніч.

Можна побачити
перетин сузір'їв

і, знову ж таки, безліч зірок та планет.

Існує окрема ділянка неба
з тисячами планет.

Протягом багатьох років на це місце
було спрямовано космічний телескоп Кеплер.

Збільшимо зображення і поглянемо
на одну з улюблених екзопланет.

Ця зірка має назву Кеплер-186f.

Це система з п'яти планет.

Між іншим, нам мало що відомо
про більшість з цих екзопланет.

Нам відомо їхній розмір, орбіту
і тому подібне.

Існує особлива планета -
Кеплер-186f.

Ця планета знаходиться
недалеко від зірки,

тому температура може бути
придатною для життя.

Ось збільшене умовне зображення

того, як може виглядати ця планета.

Люди мають романтичне уявлення
про астрономів:

походи на безлюдну верхівку гори

та споглядання вражаючого нічного неба
крізь великий телескоп.

Насправді, ми лише працюємо
за комп'ютерами, як всі інші.

Ми отримуємо інформацію електронною поштою
або завантажуємо з бази даних.

Замість того, щоб розповідати вам

про марудну роботу з інформацією,
аналіз даних

та створення складних
обчислювальних моделей,

хочу по-іншому пояснити вам

наші роздуми про екзопланети.

Погляньте на туристичний плакат:

"Кеплер-186f:

Де трава завжди червоніша".

Через те, що Кеплер-186f
рухається по орбіті червоної зірки,

ми припускаємо,
що ймовірно тамтешні рослини,

якщо там є рослини,
здатні до фотосинтезу,

вони мають червоний вигляд
через інші пігменти.

"Насолоджуйтеся гравітацією
на HD 40307g -

Супер-Земля".

Ця планета масивніша,
ніж Земля

і має більшу гравітацію поверхні.

"Розслабтеся на планеті Кеплер-16b,

де у вашої тіні завжди є товариство".

(Сміх)

Нам відомо про десятки планет,
що рухаються по орбітах двох зірок,

та є ймовірність, що
їх існує набагато більше.

Якби ми могли відвідати
одну з таких планет,

можна було б дійсно побачити
подвійний захід сонця

і мати дві тіні.

В деяких випадках наукова
фантастика мала рацію.

Татуїн із "Зоряних війн".

У мене є ще декілька
інших улюблених екзопланет,

про які хочу розповісти.

Це планета Кеплер-10b,

дуже, дуже гаряча планета.

Вона рухається по орбіті
в 50 раз ближче до зірок,

ніж наша Земля
по відношенню до Сонця.

Насправді, там настільки гаряче,

що ми не можемо відвідати
жодну з цих планет, але якби могли,

ми б розплавилися
задовго до прибуття.

Ми гадаємо, що поверхня
досить гаряча, щоб розтопити каміння

і має рідкі лавові озера.

Ґлізе 1214b.

Нам відомі маса і розмір
цієї планети,

вона має відносно
низьку густину.

Вона доволі тепла.

Насправді, нам нічого невідомо
про цю планету,

але існує ймовірність, що
там є вода.

Це наче збільшений варіант
одного з льодяних супутників Юпітера,

що на 50% можуть
складатися з води.

У такому випадку, вона мала б
густу парову атмосферу,

яка застилала б океан,

нерідку воду,

а незвичайну форму
води - надплин -

не газ, але й не рідина.

Під океаном було б не каміння,

а лід високого тиску,

на зразок льоду ІХ.

З усіх цих планет,

кількість яких просто вражає,

нам потрібно віднайти
так звані планети Золотоволоски.

Не завеликі, не замалі,

не надто гарячі і не надто холодні,

а придатні для життя.

Але для цього нам потрібно
мати можливість оглянути

атмосферу планети,

тому що атмосфера діє, як оболонка
для утримання тепла -

парниковий ефект.

Ми повинні мати змогу оцінити
парникові гази

на інших планетах.

Наукова фантастика все-таки
в дечому помилялася.

The Star Trek Enterprise

повинен був долати безмежні відстані
з надзвичайною швидкістю,

щоб вийти на орбіту інших планет.

Тому Перший офіцер Спок
міг проаналізувати атмосферу,

щоб перевірити планету
на придатність до життя

або на наявність
живих організмів.

Нам необов'язково подорожувати
з надсвітловою швидкістю,

щоб оглянути атмосферу інших планет,

хоча я не прагну відрадити
перспективних інженерів

від пошуку можливих шляхів.

Насправді ми можемо і вивчаємо
атмосфери планет

із земної орбіти.

Це зображення - світлина
Космічного телескопа "Габбл",

відзнята космічним човном "Атлантіс",
коли він відправлявся

після останнього
польоту людей до телескопу.

Насправді, вони встановили
нову камеру,

яку ми використовуємо
для атмосфер екзопланет.

Досі ми мали змогу вивчати
десятки атмосфер екзопланет,

близько шести з них -
досить детально.

Проте це не маленькі планети
на зразок Землі.

Це великі гарячі планети, які
можна легко побачити.

Ми не готові,

у нас ще немає відповідної техніки
для вивчення маленьких екзопланет.

Тим не менше,

я хотіла б спробувати пояснити,
як ми вивчаємо атмосфери екзопланет.

Уявіть веселку.

Якщо поглянути на веселку зблизька,

можна побачити, що не вистачає
деяких темних ліній.

Ось наше Сонце,

біле світло Сонця розщеплене

не дощовими краплями, а спектографом.

Можна побачити всі темні
вертикальні лінії.

Деякі дуже вузькі, інші - широкі,

деякі мають тінь на краях.

Саме таким чином астрономи
вивчали небесні тіла

понад століття.

Тож кожен окремий атом та молекула

мають індивідуальний набір ліній -

свою характерну ознаку.

В такий спосіб ми вивчаємо
атмосфери екзопланет.

Я ніколи не забуду мить,
коли лише почала працювати

над атмосферами екзопланет
20 років тому,

безліч людей казали:

"Це неможливо.

Ми ніколи не зможемо їх вивчати.
Для чого це тобі?"

Тому я з радістю розповідаю вам
про всі досліджені атмосфери,

це дійсно самостійна галузь.

Отже, що стосується інших планет,
інших Земель,

у майбутньому під час спостереження,

які види газу ми шукатимемо?

Відомо, кількість кисню в атмосфері
Землі становить

до 20% його об'єму.

Це багато кисню.

Проте без рослин
і фотосинтетичних організмів

кисню не було б,

він був би відсутній в атмосфері.

Отже, кисень є на Землі
завдяки життю.

Тому наша мета - шукати гази
в атмосферах інших планет,

гази, які не належать,

але які ми можемо
пов'язати з життям.

Які молекули нам варто шукати?

Я вже зазначила, наскільки
екзопланети різноманітні.

Ми припускаємо, що
так буде в майбутньому,

коли знайдемо інші Землі.

Це одне з найголовніших завдань,
над яким я зараз працюю,

і щодо цього маю теорію.

Це наводить мене на думку,
що майже щодня

я отримую електронні листи

від людей з божевільними теоріями
про фізичну суть гравітації

або космології та інше.

Тому, будь ласка, не відправляйте
мені ваші божевільні теорії.

(Сміх)

У мене була своя божевільна теорія.

Але до кого може звернутися професор МІТ?

Я надіслала мейл Нобелівському лауреату
з фізіології та медицини,

на що він відповів:
"Приходьте, поговоримо".

Я покликала двох друзів-біохіміків,

і ми пішли на зустріч
щодо нашої божевільної теорії.

Суть теорії в тому, що життя
виробляє маленькі молекули,

безліч молекул.

Це все, що я змогла придумати,
не будучи хіміком.

Подумайте:

вуглекислий газ, чадний газ,

молекулярний водень, молекулярний азот,

метан, хлорометан -

безліч газів.

Вони існують з інших причин,

але саме життя виробляє озон.

Тож ми пішли до нього
поговорити про це,

і він одразу заперечив цю теорію.

Він навів приклад неіснуючого газу.

Тому ми повернулися до роботи

і подумали, що знайшли дещо
цікаве в іншій галузі.

Щодо екзопланет,

суть в тому, що життя виробляє
безліч різних типів газів,

буквально тисячі газів.

Зараз ми займаємося
підрахунками,

на яких видах екзопланет

які гази можуть бути
пов'язані з життям.

Коли ми все ж знайдемо гази

в атмосферах екзопланет,

нам не буде відомо,
чи вони вироблені

розумним інопланетянином,
деревами,

чи болотом,

або навіть простим
одноклітинним організмом.

Працюючи над зразками

та розмірковуючи про біохімію,

все здається чудовим.

Проте дійсно велике завдання
постає перед нами: як?

Як нам знайти ці планети?

Насправді існує багато шляхів
пошуку планет,

кілька різних шляхів.

Я зосереджена на тому,
як нам відкрити доступ,

щоб у майбутньому

можна було знайти сотні Земель.

У нас є реальний шанс
знайти ознаки життя.

Недавно я завершила
управління дворічним проектом

розробки пристрою,

що ми називаємо "парасолька".

Це екран, що має спеціальну форму,

який повинен запускатися

для затемнення зоряного сяйва,

щоб можна було побачити планети
прямо через телескоп.

На цій світлині ми з колегами

тримаємо маленьку
частинку "парасольки".

Вона має форму величезної квітки,

а це один зі зразків пелюстки.

Ідея полягає в тому, щоб одночасно запустити
"парасольку" й телескоп,

пелюстки розгортатимуться
з вихідного положення.

Бутон розширюватиметься,

пелюстки займуть свою позицію.

Ця робота вимагає точності,

розрахунків до мікронів,

а пелюстки повинні розгортатися
з точністю до міліметрів.

Така конструкція повинна пролетіти

десятки тисяч кілометрів
від телескопа.

Її діаметр налічує десятки метрів.

Завдання конструкції - з точністю
заблокувати зоряне сяйво,

щоб ми могли без перешкод
побачити планету.

Вона повинна мати особливу форму,

враховуючи дифракцію світла.

Це справжній проект,
над яким ми працювали,

докладаючи неймовірних зусиль.

Як доказ, що це не лише відео,

погляньте на справжню світлину

вторинної конструкції розгортання
"парасольки" в лабораторії.

Хочу лише повідомити,

що центральний бутон
має характеристики, успадковані

від великих радіо, розміщених
в космосі.

Тож після важких роздумів

про незвичайні гази

та конструювання
складних космічних телескопів,

які, можливо, існують,

що ми знайдемо?

В найкращому випадку

ми знайдемо зображення
іншої "Екзо-Землі".

Ось Земля, як блідо-блакитна цятка.

Це справжнє фото Землі,

зняте космічним кораблем Вояджер 1

на відстані
чотирьох мільярдів миль.

Це червоне сяйво - лише розсіяне світло
оптичної системи камери.

Насправді приголомшливо

те, що, якщо існують
розумні інопланетяни,

які живуть на планеті, що рухається
по орбіті близької до нас зірки,

і вони конструюють
космічні телескопи

на зразок наших,

вони зможуть побачити лише
цю блідо-блакитну цятку,

пляму світла.

Час від часу, коли я розмірковую

про професійні зусилля
та великі амбіції,

важко про це думати

у порівнянні з безмежністю
Всесвіту.

Тим не менш, я присвячую
все своє життя

пошуку іншої Землі.

Я запевняю,

що в наступному поколінні
космічних телескопів,

у наступному поколінні,

ми зможемо знайти
і розрізнити інші Землі.

Здатність розщеплювати
зоряне сяйво,

щоб шукати гази

та оцінювати парникові
гази атмосфери,

визначати температуру поверхні,

і шукати ознаки життя.

Проте це ще не все.

Шукаючи інші планети
на зразок Землі,

ми створюємо новий вид карти

ближніх зірок та їхніх планет-супутників,

включно з [планетами], які придатні
для заселення людьми.

Уявляю собі, як наші нащадки,

через сотні років,

відправлятимуться у космічні
подорожі до інших світів.

Вони згадуватимуть нас

як перше покоління,
яке віднайшло інші світи.

Дякую.

(Оплески)

Джун Коен: Вам поставить запитання

керівник проекту "Місія Розетта"
Фред Янсен.

Фред Янсен: Ви згадували,

що технології для споглядання
спектру

екзопланет на зразок Землі
ще не існує.

Коли вона з'явиться

і що для цього потрібно?

Ми очікуємо на так званий
телескоп Габбла другого покоління.

Він має назву Космічний телескоп
Джеймса Вебба,

запуск якого планується
в 2018 року.

Ось що ми плануємо зробити:

ми оглянемо особливий вид планети,

що має назву
"перехідна екзопланета".

Це буде наша перша спроба
вивчення маленьких планет

на наявність газів, що можуть означати
придатність планети до життя.

ДК: Саро, я також хочу уточнити,

в загальному.

Мене дійсно вразило те,
що в своїй кар'єрі

Ви зіткнулися з опором,

коли почали розмірковувати
про екзопланети.

Наукова спільнота була
скептично налаштована

щодо їхнього існування,

а Ви довели, що вони неправі.

Як Вам це вдалося?

СС: Справа в тому, що ми - науковці,

і повинні бути скептичними,

тому що це наша робота -
пересвідчуватися, що чиїсь твердження

мають або не мають сенсу.

Проте, бути науковцем,

- я гадаю, Ви помітили це
під час мого виступу -

все одно, що бути дослідником.

Вам не дає спокою допитливість,

впертість,

рішучість рухатися вперед,

не звертаючи уваги на слова інших.

ДК: Я в захваті. Дякую, Саро.

(Оплески)