«Планет открывается всё больше»: учёный — о поисках внеземной жизни, новых космических технологиях и проектах

В преддверии первого Российско-арабского саммита МГУ и Ассоциация арабских университетов заключили соглашение о формировании Российско-арабского объединения. Его целью станет создание космической обсерватории для изучения экзопланет и поиска жизни во Вселенной. Заместитель директора по науке и перспективному развитию Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ к. ф.-м. н. Александр Белинский рассказал RT, каким будет новый телескоп, разработанный российскими специалистами, какие задачи ставят перед собой учёные и почему эксперты не теряют надежды обнаружить жизнь за пределами Солнечной системы.

• Gettyimages.ru

— В МГУ совместно с арабскими партнёрами создадут обсерваторию для поиска внеземной жизни. Какие открытия говорят о том, что стоит продолжать поиски?

— Первыми о возможном существовании жизни вне Земли стали рассуждать философы Древней Греции. Уже тогда появились предположения о множественности миров и их возможной обитаемости. С появлением телескопа человечество смогло наблюдать и исследовать в динамике планеты Солнечной системы, а создание межпланетных космических аппаратов позволило провести непосредственные измерения вблизи и на поверхности планет.

В 1995 году была открыта первая планета вне Солнечной системы, или экзопланета, у звезды, похожей на Солнце — 51 Пегаса b. К этому времени технологии позволили регистрировать столь слабые изменения в поведении «родительских» звёзд, которые «выдают» присутствие планеты рядом с ней. Затем начался стремительный рост числа открытий новых экзопланет.

Ключевыми космическими экспериментами, продемонстрировавшими факт того, что планеты у других звёзд — это, скорее, правило, а не исключение, стали космические поисковые миссии Kepler (2009−2018 гг.) и TESS (с 2018 г. по настоящее время). Они открыли тысячи новых планет у других звёзд, сегодня подтверждено существование более 6 тыс. экзопланет.

В силу несовершенства имеющихся наблюдательных инструментов мы чаще открываем крупные планеты, обращающиеся вблизи своих звёзд, так называемые «горячие юпитеры». Но последнее десятилетие принесло немало открытий планет, похожих на Землю: как по массе, так и по положению относительно своих «родительских» звёзд, допускающему существование воды на поверхности.

Сегодня одной из ключевых задач в контексте поиска возможной жизни вне Солнечной системы является исследование признаков атмосфер у известных экзопланет. Наличие атмосферы является, по нашим представлениям, необходимым условием возможности зарождения жизни.

— Каким будет новый телескоп: на каких «предшественников» он похож и какие новые технологии вы планируете внедрить, какие данные рассчитываете получить с его помощью?

— Задачей нового телескопа в первую очередь станет детальное исследование уже открытых экзопланет или «кандидатов» в экзопланеты. Как правило, при подтверждении открытия в наблюдательных программах упор делается на доказательство достоверности, — что обнаружена именно планета, определение её ключевых характеристик (масса, радиус, период, характеристики орбиты), — и предварительную оценку её строения.

Мы фокусируемся на более детальном исследовании значительного числа экзопланет для уточнения ключевых параметров и поиска признаков наличия у них атмосферы.

Наш проект отчасти похож на два небольших, но крайне успешных космических телескопа CoRoT и Cheops, однако будут и отличия.

Во-первых, для поиска признаков атмосфер наш телескоп будет наблюдать объекты синхронно в четырёх разных цветах — в четырёх независимых спектральных каналах — события транзитов экзопланет, так как атмосфера может быть открыта по её поведению на разных длинах волн. Во-вторых, диаметр главного зеркала телескопа, который мы планируем отправить в космос, заметно больше установленных на CoRoT и Cheops и составляет около 60 см.

Помимо уточнения характеристик и поиска признаков атмосфер экзопланет, наш проект может открывать новые планеты по косвенным признакам, таким как задержки в ритме транзитов и изменения их продолжительности, которые могут свидетельствовать о существовании в системе других планет. Вполне возможно, что нам удастся открыть первые спутники планет — ЭкзоЛуны.

— Телескоп будет размещён на геостационарной орбите, в 90 раз дальше, чем МКС — какие есть издержки и ограничения, связанные с его доставкой к месту работы и почему установка телескопа на Земле в этом случае будет менее эффективна?

— Для получения наиболее точных изменений, которые необходимы для уверенной регистрации интересующих нас характеристик экзопланет, необходимо избавиться от ряда помех: проводить сверхточные фотометрические измерения на поверхности Земли мешает атмосфера, а на низких околоземных орбитах мы будем иметь ограниченную зону длительной непрерывной видимости интересующих нас целей.

Опыт наших коллег показал, что и на низких орбитах атмосфера Земли ограничивает длительные высокоточные фотометрические измерения из-за рассеяния света Солнца и теплового излучения, действующего на конструкции космического аппарата. Так что выбор геостационарной орбиты в нашем случае является разумным компромиссом.

Запуск космического аппарата на геостационарную орбиту — достаточно затратная с точки зрения необходимой энергии задача. Поскольку эта орбита используется для размещения крупных телекоммуникационных аппаратов, мы планируем, что наш телескоп будет запущен как попутная нагрузка с подобным аппаратом.

— Какие места в космосе считаются наиболее перспективными в плане поисков жизни, на какие объекты и их свойства ориентируются учёные?

— Вне нашей Солнечной системы учёным, в первую очередь, интересно найти и подробно исследовать планеты в «зоне обитаемости» и с характеристиками, схожими с Землёй. Таких планет становится всё больше, однако открыть их — непростая задача даже для современных приборов.

Вообще, понятие «зоны обитаемости», помимо требования о существовании воды в жидкой форме, имеет ещё и ряд других требований: «родительская» звезда системы должна быть «спокойной», то есть не иметь сильной активности, которая могла бы навредить зарождающейся жизни, не находиться в тесных скоплениях, где активность соседних звёзд может «дотягиваться» до планеты. Предполагается, что даже в нашей Галактике далеко не везде может существовать жизнь ввиду галактических эволюционных процессов.

Конечно, сегодня именно атмосферы экзопланет и их свойства наиболее интересуют астрономов с точки зрения возможной жизни: крупнейшие телескопы на грани своей чувствительности ищут у отдельных планет признаки различных веществ и в некоторых случаях помогают даже понять динамику ветров на этих планетах.

— Как вы оцениваете вероятность успеха в поиске признаков жизни на экзопланетах, какие прогнозы можно сделать, зная масштабы научного прогресса в этой сфере за последние годы?

— К сожалению, даже несмотря на стремительное развитие технологий и методов, задача поиска признаков жизни на экзопланетах остаётся крайне сложной. Сегодня мы фокусируемся на поиске и исследовании атмосфер как одного из базовых условий жизни. Нам необходимо собрать больше статистических данных, чтобы иметь возможность разрабатывать более правдоподобные модели строения и эволюции планетных систем.

Тем не менее те задачи, которые мы ставим перед новой обсерваторией, позволят нам существенно продвинуться в понимании условий на других планетах и целенаправленнее проводить наблюдательные кампании на крупнейших телескопах мира, которые помогут рано или поздно ответить на вопрос о существовании и формах жизни во Вселенной.

— Какой представляется научному сообществу внеземная жизнь? Выше ли вероятность, что она похожа на бактерии, растения — или настолько же возможно существование развитых цивилизаций?

— Учёные занимаются этим вопросом: наши коллеги из проекта SGL работают над созданием телескопа, который, используя Солнце как гравитационную линзу, позволит увидеть поверхность ближайших к нам экзопланет в новом разрешении. Это очень амбициозный проект, который через несколько десятилетий, как я надеюсь, даст свои плоды. Для его реализации нужно будет разработать целый ряд новых технологий.

Однако уместно вспомнить о многих десятилетиях исследований в рамках проекта SETI: пока мы не нашли безусловных признаков существования высокоразвитых цивилизаций на других планетах, и это заставляет нас фокусироваться на поиске базовых признаков жизни, характерных для всех её видов, начиная от бактерий и растений.

— В 2018 году внимание учёных, а затем и общественности, привлекла «звезда Табби»: изменения её свечения сложно объяснить естественными причинами. Планируете ли вы в рамках сотрудничества с арабскими партнёрами изучить, в том числе, этот феномен? Может ли он быть связан с присутствием жизни и цивилизации?

— Пока мы достоверно не знаем природы изменения блеска звезды KIC 8462852, она же «звезда Табби». Однако ввиду того, что изменения блеска зависят от спектрального диапазона, в котором ведутся наблюдения — в частности, в инфракрасном диапазоне блеск падает в меньшей степени, — астрономы всё же склонны думать, что это связано с «затмевающими» звезду облаками пыли. Какова природа этой пыли и верно ли это предположение в целом, покажут дальнейшие наблюдения.

Но действительно, в нашем проекте планируется исследовать не только экзопланеты, но и уделить время исследованию некоторых звёзд, малых тел Солнечной системы, вспыхивающих объектов — в том числе связанных с гравитационно-волновыми событиями и даже некоторыми ядрами далёких галактик.

— Почему поиск внеземной жизни настолько важная задача?

— Стремление людей к поиску жизни во Вселенной является естественной потребностью человечества как исследователей и отражает стремление найти ответы на ключевые вопросы философского характера: «одни ли мы во Вселенной?», «как развиваются цивилизации?» и многие другие.

Это фундаментальные вопросы для человечества и по мере того, как мы будем подбираться к ответу, значительно трансформируются наши представления в философии, понимании эволюции цивилизации, знания о разуме, естественных науках, технологиях, ну и, конечно, биологии.