Iedomājieties, ka jūs staigājat uz planētas, kuru apgaismo sarkana saule. Šeit nav neviena saullēkta vai saulrieta.
Debesīs pastāvīgi karājas liels kvēlspuldze. Ēnas no lieliem akmeņiem, kalniem un kalniem gadu tūkstošiem nav mainījušās. Bet ātri mākoņi steidzas pāri debesīm, atnesot aukstu mitru gaisu no puslodes, kur valda mūžīgā nakts. Dažreiz vēja brāzmas ir tik spēcīgas, ka tās var pacelt gaisā ne tikai spraugošo astronautu, bet arī smago aprīkojumu. Vai šajā pasaulē ir vieta dzīviem organismiem? Vai arī planētas pie sarkanajām zvaigznēm ir nedzīvi kosmiski ķermeņi ar dienas ellišķu karstumu un naktī ar sīvu aukstumu? Šis jautājums zinātnieku aprindās rodas ne pirmo reizi, un tam ir vairāki iemesli.
Atrodiet to, ko nevarat redzēt
Eksoplanētu meklēšana ir diezgan grūts zinātnisks uzdevums, jo lielāko daļu no tām mēs nevaram novērot tieši ar teleskopu. To atrašanai ir diezgan daudz veidu, taču visbiežāk ziņu ziņojumos tiek minēta radiālā ātruma metode (Doplera metode) un tranzīta metode. Pirmās būtība ir tāda, ka zinātnieki pēta zvaigznes spektru, cenšoties izmantot Doplera efektu, lai tajā pamanītu vienas vai vairāku planētu klātbūtnes pazīmes. Fakts ir tāds, ka planēta savas orbītas kustības procesā piesaista arī zvaigzni, liekot tai it kā ar revolūcijas periodu savlaicīgi "vicināties". Šādu svārstību amplitūda ir atkarīga no planētas masas, attāluma starp planētu un zvaigzni, kā arī leņķa, kādā novērotājs no Zemes raugās uz planētas orbītu. Ja eksoplanēta ir pietiekami masīva un riņķo tuvu zvaigznei,un tā orbīta atrodas malā no Saules sistēmas, izredzes to atrast būs lielas. Tomēr, palielinoties orbītas rādiusam vai samazinoties svešas planētas masai, to atrast ir arvien grūtāk. Tātad šī metode būs daudz efektīvāka, atrodot smagas planētas orbītās, kas atrodas tuvu zvaigznei. Turklāt radiālo ātrumu metode nosaka tikai zemāko iespējamo planētas masas vērtību, jo, pētot spektrālo līniju nobīdi, pētnieki nevar uzzināt leņķi, kurā redzama svešzemju zvaigžņu sistēma. Tieši šādā veidā tika atklātas planētas pie Proxima Centauri un zvaigzne Gliese 581.pēc radiālo ātrumu metodes tiek noteikta tikai zemākā iespējamā planētas masas vērtība, jo, pētot spektrālo līniju nobīdi, pētnieki nevar uzzināt leņķi, kurā redzama svešzemju zvaigžņu sistēma. Tieši šādā veidā tika atklātas planētas ap Proxima Centauri un zvaigzni Gliese 581.pēc radiālo ātrumu metodes tiek noteikta tikai zemākā iespējamā planētas masas vērtība, jo, pētot spektrālo līniju nobīdi, pētnieki nevar uzzināt leņķi, kurā redzama svešzemju zvaigžņu sistēma. Tieši šādā veidā tika atklātas planētas ap Proxima Centauri un zvaigzni Gliese 581.
Lai veiktu meklēšanu ar otro metodi, zinātnieki ļoti precīzi mēra zvaigznes spilgtumu, cenšoties atrast brīdi, kad eksoplanēta šķērsos starp to un Zemi. Šajā brīdī zvaigznes spilgtums nedaudz samazināsies, un pētnieki varēs izdarīt dažus secinājumus par svešzemju zvaigžņu sistēmas parametriem. Metode ir interesanta arī tāpēc, ka dažos gadījumos tā ļauj iegūt priekšstatu par eksoplanētas atmosfēru. Fakts ir tāds, ka tranzīta laikā zvaigznes gaisma iet caur atmosfēras augšējiem slāņiem, tāpēc, analizējot spektrus, var mēģināt vismaz aptuveni novērtēt tās ķīmisko sastāvu. Piemēram, šādā veidā astronomi atklāja skābekļa un oglekļa pēdas HD 209458b planētas, labāk pazīstamas kā Ozīris, atmosfērā. Tiesa, Ozirisu ir nedaudz vieglāk izpētīt, jo tā ir milzīga planēta, kuras masā ir nedaudz mazāk nekā Jupitera, bet kas atrodas ārkārtīgi tuvu tās zvaigznei. Tranzīta metodes trūkumi ietver mazu varbūtību, ka planētas orbītas plakne atrodas tieši uz redzes līnijas starp Saules sistēmu un citu zvaigzni. Varbūtība tiek aplēsta kā ārpussaules planētas rādiusa attiecība pret zvaigznes rādiusu. Turklāt šī varbūtība samazināsies, palielinoties orbītas rādiusam un samazinoties eksoplanētas lielumam. Piemēram, varbūtība atklāt mūsu Zemi no kaimiņu zvaigznēm ar tranzīta metodi ir tikai 0,47%. Un pat tad, ja Zemes un Saules orbītas izrādās kādā citā novērotājā vienā un tajā pašā redzes līnijā, tas nepavisam negarantē precīzu mūsu planētas noteikšanu. Lai iegūtu ticamu apstiprinājumu, lai precīzi noteiktu revolūcijas periodu, vairākas reizes būtu jāievēro Zemes pāreja pāri Saules diskam. Daļa no tā, kas glābj situāciju, irka vienlaikus ar tranzīta metodi var apskatīt lielu skaitu zvaigžņu. Piemēram, slavenais Keplera teleskops nepārtraukti novēro apmēram 100 000 zvaigznes. Tranzīta metode, tāpat kā radiālā ātruma metode, būs jutīgāka pret lielām planētām tuvās orbītās.
Eksoplanētas, kas atklātas ar tranzīta metodi. Par gadiem.
Protams, papildus radiālajiem ātrumiem un tranzītiem ir vēl vairākas metodes ārpus saules planētu noteikšanai. Piemēram, ir gravitācijas mikrolensēšanas paņēmieni, astrometrija vai tiešie optiskie novērojumi. Šīs metodes ir tikai efektīvākas planētām, kas atrodas salīdzinoši lielā attālumā no to zvaigznēm. Tomēr līdz šim visas šīs meklēšanas metodes nebūt nav tik efektīvas, un ar viņu palīdzību atklāto planētu skaits nepārsniedz vairākus desmitus.
Reklāmas video:
Gravitācijas objektīvs.
Pēkšņi varoņi
Protams, daudzi vēlētos atrast dzīvībai piemērotu planētu "otro Zemi", kā to sauca daži žurnālisti. Tomēr mums ir tikai viens zināms planētas dzīvības rašanās piemērs - mūsu pašu Zeme. Lai vienkāršotu problēmas formulēšanu, zinātnieki ir ieviesuši tā sauktās "apdzīvojamās zonas" jeb "Goldilocks zonas" jēdzienu. Tas ir kosmosa apgabals ap zvaigzni, kur saņemtais enerģijas daudzums ir pietiekams, lai uz virsmas būtu šķidrs ūdens. Protams, šāds jēdziens neņem vērā, piemēram, eksoplanētas atstarojamību, atmosfēras sastāvu, ass slīpumu utt., Bet tas ļauj aptuveni novērtēt mums interesējošo kosmosa ķermeņu izplatību. Nosaukums "Goldilocks zone" ir saistīts ar pasaku par trim lāčiem (sākotnēji - "Goldilocks un trīs lāči"), kurā meitene, nonākdama trīs lāču mājā,cenšoties tur justies ērti: viņš garšo putru no dažādām bļodām un guļ uz dažādām gultām. Un pirmā zvaigzne, kas apdzīvojamā zonā atradusi planētu, bija Gliese 581. Čīles La Silla observatorijas HARPS spektrogrāfā ar radiālā ātruma metodi tika atklātas divas planētas, Gliese 581 c un d, uz apdzīvojamās zonas siltās un aukstās robežas. Turklāt, spriežot pēc to iespējamo masu apakšējās robežas (attiecīgi 5,5 un 7 Zemes masas), tie var būt akmeņaini ķermeņi.spriežot pēc to iespējamo masu apakšējās robežas (attiecīgi 5,5 un 7 Zemes masas), tie var būt akmeņaini ķermeņi.spriežot pēc to iespējamo masu apakšējās robežas (attiecīgi 5,5 un 7 Zemes masas), tie var būt akmeņaini ķermeņi.
Vēlāk, 2010. gadā, zinātnieki no Kalifornijas universitātes Santa Kruzas un Karnegi institūta Vašingtonā paziņoja par Gliese 581 g planētas atklāšanu, kas atrodas tieši apdzīvojamās zonas vidū. Planētai pat tika dots neoficiāls nosaukums - Zarmina - par godu eksoplanētas meklēšanas grupas vadītāja Stefana Voga sievai. Šis atklājums satricināja sabiedrību. Zvaigžņu sistēma tagad pastāvīgi parādījās "dzelteno" laikrakstu ziņu biļetenos un zinātniskās fantastikas lappusēs. Tieši no Gliese 581 g planētas ieradās ļaunie citplanētieši, kuri uzbruka Zemei 2012. gada filmā "Jūras kauja". Tomēr citas zinātniskās grupas neapstiprināja Gliese 581 g atklāšanu, skaidrojot rezultātus drīzāk ar kļūdu novērojumu apstrādē un pašas zvaigznes aktivitātē. Strīdi starp Vogt grupu un citām "eksoplanētām" turpinājās vairākus gadus un beidzās ne viņam par labu. Zarmina pastāvēja, visticamāk, tikai pētnieku iztēlē.
Bet jauni atklājumi nebija ilgi gaidāmi. Līdz ar Keplera teleskopa parādīšanos apdzīvojamā zonā esošās planētas lija viena pēc otras. Šī kosmosa teleskopa darbības laikā ir atklātas Kepler-186f, Kepler-438 b, Kepler-296 e, Kepler-442 b un daudzas citas eksoplanētas. Bet izrādījās, ka lielākajai daļai no viņiem ir viens kopīgs īpašums - viņi visi griežas ap sarkanajiem punduriem. Sarkanie punduri ir mazas masas un vēsas zvaigznes, kuru virsmas temperatūra ir aptuveni 3500 K. Tas nav daudz augstāks par kvēldiega spoles temperatūru. Šādas zvaigznes spīd vāji, bet tās dzīvo ilgi, jo ūdeņraža rezerves patērē ļoti lēni. Sarkanais punduris, kura masa ir 10 reizes mazāka nekā Saule, teorētiski spīdēs triljoniem gadu, kas ir par daudzām pakāpēm lielāka nekā Visuma vecums. Starp citu,nesen atklātās Proxima b un TRAPPIST-1 planētas arī riņķo ap līdzīgām blāvām zvaigznēm. Proxima b ir mums vistuvākā eksoplanēta, un tā atrodas apdzīvotajā zonā. Visticamāk, tas ir akmeņains ķermenis, kas nozīmē, ka atmosfēras klātbūtnē tur nav izslēgta jūru un okeānu esamība. Tiesa, planēta tika atklāta ar radiālā ātruma metodi, tāpēc mēs vēl nezinām precīzu tās masas un blīvuma vērtību. Nu, TRAPPIST-1 zvaigznei ir vairākas planētas vienlaikus, teorētiski tai var būt apstākļi šķidra ūdens esamībai uz virsmas. Patiesībā šāda planētu pārpilnība sarkano punduru dzīves zonā nebūt nenozīmē, ka tās tur parādās biežāk nekā, piemēram, dzeltenās zvaigznēs. Tā kā vēlu spektra tipu zvaigznes (vēsas un sarkanas) dažreiz izstaro 10 000 reizes mazāk enerģijas nekā Saule,biotopa zona atrodas daudz tuvāk viņiem. Un šeit jau sāk darboties metožu izvēle ārpus saules planētu meklēšanai. Ja "Goldilocks zona" ir tuvāk zvaigznei, tad tajā ir vieglāk atrast eksoplanētas. Turklāt tiek uzskatīts, ka sarkanie punduri ir visizplatītākais zvaigžņu populācijas veids, un mūsu galaktikā to ir aptuveni 70%. Izrādās, ka mēs tos atvērsim daudz biežāk.
TRAPPIST-1, ko mākslinieks redzējis divu no septiņām zināmajām planētām tranzītā.
Pasaules zem sarkanās saules
Pēc pirmajām publikācijām par planētu atklāšanu Gliese 581 tuvumā zinātnieku aprindās izcēlās strīds par to iespējamo apdzīvojamību. Ja dzīve varētu rasties un attīstīties ap sarkanajām zvaigznēm, tas nopietni palielinātu tās izplatību Visumā. Turklāt biosfēra uz planētām zem sarkanās saules varētu pastāvēt daudz ilgāk nekā sauszemes, kas nozīmē, ka pirms inteliģentu sugu parādīšanās būtu vairāk iespēju attīstīties. Galu galā pat mūsu zvaigzne, šķietami tik stabila zvaigzne, 1 miljarda gadu laikā var kļūt tik spoža, ka Zemes virsma pārvērtīsies par tuksnesi. Dzīve noteikti izdzīvos zem virsmas, taču tā izdzīvos, nevis attīstīsies. Bet sarkanais simtgadnieks varētu atbalstīt savu biosfēru desmitiem, ja ne simtiem miljardu gadu. Tā ir vilinoša ideja, bet pētījumi rādaka ar sarkanajiem punduriem viss nebūt nav tik vienkārši. Un, lai dzīve rastos un attīstītos šādā zvaigžņu sistēmā, tai būs jāpārvar daudzas ļoti nopietnas problēmas.
Plūdmaiņas saķere
Skatoties uz mēnesi, mēs vienmēr redzam to pašu jūru modeli - tumšus plankumus uz mūsu satelīta virsmas. Tas notiek tāpēc, ka Zeme un tās satelīts rotē sinhroni, un Mēness ap savu asi veic vienu apgriezienu tajā pašā laikā, kas nepieciešams, lai apietu ap Zemi. Un tā nav nejaušība. Tās rotāciju ap asi apturēja plūdmaiņas spēki no mūsu planētas. Un šī aina ir ļoti izplatīta Saules sistēmā. Marsa un milzu planētu satelīti, Plutona-Šarona sistēma - var paiet daudz laika, lai uzskaitītu kosmiskos ķermeņus ar sinhronu rotāciju. Pat dzīvsudrabs, kas no pirmā acu uzmetiena nepakļaujas šim principam, atrodas arī orbitālajā rezonansē. Sidraālās dienas tur ilgst 58,65 Zemes dienas, un planēta 88 dienās ap Sauli veic revolūciju. Tas ir, Merkura diena ilgst 2/3 tās gada. Starp citu, šī efekta dēļkā arī diezgan iegarena planētas orbīta, dzīvsudraba debesīs ir brīži, kad Saules kustība pāri debesīm pēkšņi apstājas un pēc tam iet pretējā virzienā.
Sauszemes planētu salīdzinošie izmēri (no kreisās uz labo: Merkurs, Venēra, Zeme, Marss).
Aprēķini rāda, ka, visticamāk, visas planētas apdzīvojamajā sarkano punduru zonā vienmēr būs vērstas pret zvaigzni ar vienu puslodi. Labākajā gadījumā ir iespējama tāda rezonanse kā Merkura rotācija. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka šādos apstākļos viena puslode būs sarkanā karstumā pastāvīgos tiešos gaismas staros, bet otra būs mūžīgā aukstuma valstība. Turklāt nakts pusē dažām atmosfēras gāzēm pat būs iespējams sasalt. Bet Kalifornijas Tehnoloģiju institūta zinātnieki 2010. gadā izveidoja plūdmaiņas spēku notverto Zemes līdzīgo planētu atmosfēras modeli, kas liecina, ka pat lēni rotējot gaisa apvalku, siltums diezgan efektīvi tiks pārnests uz nakts pusi. Tā rezultātā nakts pusē temperatūrai nevajadzētu pazemināties zem 240K (-33Co). Un arī uz šādas planētas vajadzētu staigāt diezgan spēcīgiem vējiem. Saskaņā ar atmosfēras modeļiem, kurus izstrādājusi Ludmila Karone un viņas kolēģi no Lēvenes Katoļu universitātes, supergrotācijas ietekmei vajadzētu notikt atmosfēras augšdaļā. Gar šādas planētas ekvatoru pastāvīgi cirkulē ļoti ātrs vējš, kura ātrums sasniedz 300 km / h un pat lielāku. Gaisa ceļošana šādā pasaulē būtu ļoti riskants bizness.
Vēl viena 3D simulācija, kuru veica zinātnieku komanda, kuru vada Manoja Džošī, parādīja, ka tikai 10% no zemes atmosfēras spiediena ir pietiekami, lai efektīvi pārnestu siltumu uz planētas nakts pusi. No šī modeļa arī izriet, ka planētas saulespuķu punktā (apgabalā, kas atrodas vistuvāk zvaigznei) atradīsies nevis apdedzināts tuksnesis, bet gan milzīgs atmosfēras ciklons - mūžīgs viesuļvētra, kas nekustās, bet stāv vienā vietā. Šos datus National Geographic Channel izmantoja, veidojot dokumentālo mini sēriju Aurēlija un Zilais mēness, kur pats Džosi darbojās kā konsultants. Tiesa, dzīves attīstībai nepietiek tikai ar vienu komfortablu temperatūru. Turpmākie pētījumi parādīja, ka, ja eksoplanetam nav ļoti liela ūdens padeve, tad pastāv risks, kaka tā lielākā daļa ar vējiem pārvietosies uz nakts pusi un tur sasals. Pamazām ledus masas pārvietosies no nakts puses, bet tomēr pastāv risks, ka planēta kļūs par sausu tuksnesi. Tas, cik ātri mitrums tiks nogādāts nakts pusē un aizmugurē, ir atkarīgs no daudziem faktoriem, ieskaitot kontinentu konfigurāciju, atmosfēras ķīmisko sastāvu un blīvumu utt. Tajā pašā laikā pietiekami dziļš okeāns paliks šķidrs zem ledus, kas arī novērsīs tā pilnīgu sasalšanu. Starp citu, modelējot pašu Zemei līdzīgu planētu veidošanās procesu sarkanajos punduros, tas tikai parāda daudz lielāku ūdens saturu salīdzinājumā ar Zemi. Parādīts Yann Alibert un Willie Benz darbs, kas publicēts izdevumā Astronomy and Astrophysicska dažos gadījumos H2O daļa var būt līdz 10% no svara. Interesanti, ka, ja planētām, gluži pretēji, ir blīva atmosfēra, tad pastāv iespēja pārvarēt plūdmaiņu uztveršanu. Blīvās atmosfēras rotācijas brīdis tiks pārnests uz planētu, kā dēļ diena un nakts uz tās atkal var sākt mainīties. Tiesa, šīs dienas un naktis var ilgt diezgan ilgi.
Fotogrāfija no National Geographic Channel filmas “Dzīve citās pasaules”. Zils mēnes.
Mainīgums
Vēl viena, vēl nopietnāka problēma ir tā, ka sarkanie punduri bieži ir ļoti nemierīgi priekšmeti. Lielākā daļa no tām ir mainīgas zvaigznes, tas ir, zvaigznes, kas maina spilgtumu dažu fizisku procesu rezultātā, kas notiek to iekšienē vai tuvumā. Piemēram, diezgan bieži šīs zvaigznes parāda BY Dragon tipa mainīgumu. Spilgtuma variācijas ar šāda veida aktivitātēm ir saistītas ar zvaigznes rotāciju ap savu asi, jo tās virsmu klāj liels skaits saules plankumu, līdzīgi kā saules. Saules plankumi ir apgabali, kur fotosfērā nonāk spēcīgi (līdz pat vairākiem tūkstošiem gausu) magnētiskie lauki, kas novērš siltuma pārnesi no dziļākiem slāņiem. Tādējādi temperatūra plankumos ir zemāka nekā apkārtējās fotosfēras temperatūra, tāpēc teleskopā ar gaismas filtru tie šķiet tumšāki.
Saulei līdzīgi plankumi ir arī uz sarkanajiem punduriem, taču tie aizņem daudz lielāku platību. Tā rezultātā īsā laikā zvaigznes spilgtums var mainīties par 40%, kas, iespējams, negatīvi ietekmēs hipotētisko dzīvi.
Bet daudz bīstamāka sarkano zvaigžņu īpašība ir to uzliesmošanas aktivitāte. Ievērojama daļa sarkano punduru ir mainīgas UV Ceti tipa zvaigznes. Tās ir uzliesmojošas zvaigznes, kas uzliesmojuma brīdī vairākas reizes palielina to spožumu, un diapazonā no radio līdz rentgenstaru. Paši uzliesmojumi var ilgt no minūtēm līdz vairākām stundām, un intervāls starp tiem - no stundas līdz vairākām dienām. Zinātnieki uzskata, ka šo uzliesmojumu raksturs ir tāds pats kā uzliesmojumiem uz Saules, bet jauda ir daudz lielāka. Papildus spilgtuma pieaugumam visos diapazonos zibspuldzes brīdī tiek izstarotas uzlādētas daļiņas, kas veicina atmosfēras, īpaši gaismas elementu, piemēram, ūdeņraža, zudumu. Slavenais Proxima Centauri pieder arī UV Ceti tipa mainīgajām zvaigznēm. Bet ko zinātniskie pētījumi saka par spēju izturēt tik naidīgu vidi?
Proxima Centauri, Habla teleskops.
Pēc dažu astrofiziķu domām - piemēram, saskaņā ar zinātnes popularizētāju un Ilinoisas dienvidu universitātes astronomu Pamelu Geju - lielākā daļa sarkano punduru aktīvi darbojas apmēram pirmos 1,2 miljardus dzīves gadu, pēc tam viņiem ir samazinājies gan uzliesmojumu biežums, gan intensitāte. Teorētiski atmosfēras daļējas saglabāšanas vai atkārtotas parādīšanās gadījumā biosfēra varētu sākt attīstīties pēc tam, kad zvaigzne ir izturējusi aktīvo evolūcijas posmu. Bet ne visiem zinātniekiem ir viedoklis par aktīvās fāzes īso posmu. Krievijas Zinātņu akadēmijas Astronomijas institūta Nestacionāro zvaigžņu un zvaigžņu spektroskopijas nodaļas vadošais pētnieks Nikolajs Samus par to sacīja Kailai zinātnei: “Sarkanajiem punduriem uzliesmojuma darbība ir ļoti izplatīta. Tam vajadzētu izbalināt ar vecumubet ļoti vēlu klašu sarkanie punduri un patiešām zema spilgtuma pakāpe “noveco” tik ilgi, ka visus faktiski novērotos var uzskatīt par jauniem. Kopumā vismaz ceturtā daļa M punduru ir Es (aktīvi punduri ar spēcīgām spektrālās emisijas līnijām. - Red.), Un gandrīz visiem ir vai nu saules plankumu, vai uzliesmojuma mainīgums, vai arī abi. Vēlākajās M apakšklasēs līdz 100% zvaigžņu var mainīties”. Starp citu, tieši tā Proxima Centauri vecums ir gandrīz 5 miljardi gadu, taču zvaigzne joprojām ir ļoti aktīva un regulāri demonstrē spēcīgus uzliesmojumus.vai abas mainīgums vienlaikus. Vēlākajās M apakšklasēs līdz 100% zvaigžņu var mainīties”. Starp citu, tieši tā Proxima Centauri vecums ir gandrīz 5 miljardi gadu, taču zvaigzne joprojām ir ļoti aktīva un regulāri demonstrē spēcīgus uzliesmojumus.vai abas mainīgums vienlaikus. Vēlākajās M apakšklasēs līdz 100% zvaigžņu var mainīties”. Starp citu, tieši tā Proxima Centauri vecums ir gandrīz 5 miljardi gadu, taču zvaigzne joprojām ir ļoti aktīva un regulāri demonstrē spēcīgus uzliesmojumus.
Situāciju daļēji glābj planētas magnētiskais lauks. Aprēķini rāda, ka pat lēnām sagūstītu planētu rotācijai būs pietiekami, lai radītu magnētisko lauku, kamēr planētas iekšējā daļa paliek izkususi. Bet atmosfēras zuduma ātruma modelēšana, ko veica astrofiziķis Horhe Zuluaga un viņa kolēģi, parādīja, ka pat tad, ja planētai ir spēcīgs magnētiskais lauks, tā diezgan intensīvi zaudēs atmosfēru mijiedarbības laikā ar uzliesmojuma laikā izstumto matēriju. Saskaņā ar šo pētījumu situācija ir nedaudz labāka virszemēs, kuru masa ir 3 vai vairāk reizes lielāka par Zemes masu, taču pat tur zaudējumi ir ievērojami. Saskaņā ar šo modeli eksoplanētai Gliese 667Cc vajadzēja pilnībā zaudēt atmosfēru, bet Gliese 581d un HD 85512b to vajadzēja saglabāt. Interesanti,ka agrākie modeļi, piemēram, žurnālā Astrobiology publicētais Maksima Krodačenko un viņa kolēģu pētījums, tieši pretēji, paredzēja ļoti vājus planētas magnētiskos laukus, kas nespēj aizsargāt atmosfēru no spēcīgas zvaigžņu vielas emisijas.
Planēta HD 85512 b, kā redzējis mākslinieks
Pašlaik pētījumus par sarkanajiem punduriem sarežģī fakts, ka tās ir diezgan vājas zvaigznes, kuras grūti izpētīt lielos attālumos. Joprojām ir jāatbild uz jautājumu par to, kāda daļa šo zvaigžņu paliek aktīvas miljardiem gadu un no kā tā ir atkarīga. Gan Proxima Centauri, gan Gliese 581 un pat nesenais ziņu ziņu TRAPPIST-1 varonis demonstrē uzliesmojuma aktivitāti, kas nozīmē, ka planētu atmosfēra tiks apstarota gan ar ultravioleto gaismu, gan ar uzlādētu daļiņu plūsmu. Modeļi būtībā parāda iespēju saglabāt atmosfēru pat šādos skarbos apstākļos, taču jautājums par biosfēras pastāvēšanas iespēju joprojām ir atklāts. Starp citu, jau 2017. gada sākumā Horhe Zuluaga publicēja rakstu, kurā parādīja Proxima Centauri b iespēju iegūt spēcīgu magnētisko lauku.
Gliese 581 sistēma mākslinieka skatījumā.
Biosfēra
Bet, teiksim, uz planētas, neskatoties uz visām grūtībām, ir parādījušās primitīvas dzīvības formas. Uz Zemes fotosintēze ir visu dzīvo būtņu enerģijas pamats, izņemot baktērijas, kas barojas ar neorganiskām vielām, piemēram, sēra baktērijas. Lielākā daļa atmosfēras skābekļa ir fotosintēzes blakusprodukts. Tomēr vai fotosintēze var izmantot sarkanās saules gaismu? Ir vairākas hlorofila formas, kas izmanto gaismu no dažādām spektra daļām. Tie galvenokārt ir hlorofili a un b, kas nedaudz atšķiras absorbētās frekvencēs. Lielākā daļa augstāko augu hlorofila absorbē saules spektra zilo un sarkano daļu, padarot lapas zaļas. Atkarībā no apgaismojuma apstākļiem attiecība starp abiem hlorofila veidiem un tā koncentrāciju var atšķirties. Piemēram, ēnu mīlošos augos hlorofila saturs var būt 5-10 reizes lielāks,nekā augi, kas mīl spilgtu gaismu. Interesanta adaptācija pastāv sarkanajās aļģēs, kas, pateicoties papildu pigmentiem, var absorbēt gaismu gandrīz no visas redzamās spektra daļas.
2014. gadā tika atklāts ēnā izturīgs cianobaktēriju Leptolyngbya JSC-1 celms, kas dzīvo karstajos avotos. Šīs baktērijas spēj izmantot tuvu infrasarkano gaismu (700 līdz 800 nm). Interesanti, ka, nonākot apgaismotākā vietā, šī cianobaktērija spēj atjaunot fotosintēzes mehānismu. No okeāna dibena nāk arī iepriecinoša informācija. Cita starptautiska biologu komanda atklāja sēra baktēriju GSB1, kas satur hlorofilu, dziļjūras termālā avota tuvumā Kostarikas piekrastē. Tā kā saules gaisma neiekļūst 2,4 km dziļumā, pētnieki izvirzīja hipotēzi, ka sēra baktērijas izmanto infrasarkano staru gaismas avotu, ko izstaro karstas hidrotermālās atveres (~ 750 nm). Pētījums tika publicēts žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences. Pa šo ceļu,hipotētiskām sarkanā pundura dzīvības formām nevajadzētu nomirt badā.
Fotosintētisko augu lapotnes krāsa ir saistīta ar augstu hlorofila koncentrāciju
Ko tālāk?
Pašlaik datorsimulācijas, iespējams, ir vienīgais veids, kā novērtēt apstākļus uz eksoplanētas virsmas sarkanā pundura tuvumā. Novērošanas tehnoloģija vēl nespēj precizēt ķīmisko sastāvu, vēl jo mazāk atšķirt visas detaļas uz virsmas. Bet simulācijas rezultāti ir atkarīgi no daudziem faktoriem, un dažreiz dažādu zinātnisko grupu aprēķini dod gandrīz pretējus rezultātus. Jauni teleskopi palīdzēs beidzot izprast jautājumu par sarkano punduru dzīvotspēju. 2020. gadā ir paredzēts palaist Džeimsa Veba kosmisko teleskopu. Tiek pieņemts, ka viņš varēs veikt dažu eksoplanētu atmosfēras spektroskopiskus pētījumus. Arī Atakamas tuksnesī Čīlē jau notiek E-ELT (Eiropas ārkārtīgi lielā teleskopa) būvniecība, kuras galvenā spoguļa diametrs būs gandrīz 40 metri. Tālāki projekti ietver vairāku kosmosa teleskopu palaišanu, kas spēj darboties interferometra režīmā, vienlaikus iegūstot īpaši skaidru izšķirtspēju. Arī nesen zinātnieku aprindās popularitāti gūst vēl ekstravagantāks projekts - eksoplanētas novērošana, izmantojot Saules gravitācijas objektīvu. Metodes būtība ir tāda, ka neliels teleskops tiek nosūtīts 547 astronomisko vienību attālumā no Saules uz tā saukto gravitācijas fokusu. Gravitācijas objektīvs ir elektromagnētiskā starojuma liekšanas process ar smaga priekšmeta gravitācijas lauku, tāpat kā parastais objektīvs izliek gaismas staru. Patiesībā cilvēce kā objektīvu saņems milzīgu teleskopu ar Sauli, ar kura palīdzību būs iespējams redzēt, piemēram, tālu eksoplanētu reljefu, kontinentu aprises un mākoņu pārklājumu, piemēram,TRAPPIST-1 sistēmas planētas vai Proxima b. Šāda "gravitācijas" teleskopa palielinājums būs 1011 reizes, kas ir līdzīgs uz zemes izvietotam instrumentam ar 80 km diametru.
Vjačeslavs Avdejevs