Поиски экзопланет, похожих на Землю: 10 лучших кандидатов

Здравствуйте!

По мере того, как число подтвержденных экзопланет растет, мы продолжаем задаваться вопросом, на что похожи эти планеты.

И хотя нас могут привлекать самые странные, крутые и не похожие на Землю экзопланеты, человеку свойственно мечтать о мире, похожем на наш собственный, который потенциально может содержать жизнь, подобную нашей.

Из более чем 5539 подтвержденных экзопланет по состоянию на 23 ноября 2023 года, сколько из них похожи на наш маленький синий шарик?

Введение / предыстория

Была горячая дискуссия о том, что можно считать планетой, подобной Земле, есть ли у нас хоть какая-то надежда выявить эти качества, и даже должна ли выживаемость человека быть требованием, чтобы быть похожей на Землю.

Типичными признаками, которые мы ищем, чтобы квалифицировать экзопланету как земную или потенциально пригодную для жизни, являются:

• Относительно небольшой (примерно от 0,8 до 1,9 размера Земли и от 0,5 до 2 масс Земли) и, следовательно, каменистый;
• Орбита в обитаемой зоне или зоне «Златовласки» своей звезды, месте, где вода может существовать в жидкой форме на поверхности мира и, в идеале, с достаточно плотной атмосферой.

Однако это очень упрощенное определение земного типа.

Даже если посмотреть на Венеру и Марс, которые действительно попадают в первую категорию и едва попадают в пределы внутреннего и внешнего края обитаемой зоны Солнечной системы соответственно, они не обеспечивают среду, которая делала бы их «землеподобными».

В нашей солнечной системе также нет планет больше Земли, но меньше Нептуна, поэтому у нас нет четкого понимания того, когда планета становится слишком большой, чтобы обычно быть каменистой.

Кроме того, тот факт, что планета находится в зоне существования жидкой воды, не означает, что она пригодна для жизни.

У красного карлика будет более близкая обитаемая зона, но из-за близости к звезде возникают другие проблемы, такие как ультрафиолетовое излучение.

В идеале, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, планета должна образоваться в результате аналогичных процессов и иметь схожие геологические взаимодействия.

Поэтому многие астробиологи и астрономы предложили учитывать эти дополнительные критерии в дополнение к двум вышеперечисленным, чтобы действительно классифицировать планету как земную:

• Обладает или обладала атмосферой, в идеале состоящей из подобных элементов, таких как кислород, озон, метан, вода и углекислый газ;
• Вулканические взаимодействия с поверхностью;
• Прошлая или настоящая жидкая вода;
• Формы жизни.

Расстояние также является фактором.

Чем дальше находится экзопланета, тем труднее будет проверить все эти данные, даже если наши технологии улучшатся.

Простое обнаружение экзопланеты, похожей на Землю, было бы удивительным шагом для расширения нашего понимания Вселенной и обеспечения ценного научного сравнения.

Хотя данные постоянно пополняются на основе новых данных, как о новых возможных экзопланетах, так и обновленной информации о подтвержденных, это 10 лучших кандидатов на экзопланеты, подобные Земле, по состоянию на ноябрь 2023 года.

Некоторые имеют больше подробностей, чем другие, в зависимости от текущих данных, которые наблюдались.

Gliese/GC 667 Cc

Эта потенциально каменистая планета находится в обитаемой зоне вокруг красного карлика с орбитальным периодом около 28 дней, всего в этой системе 5 планет.

Она была обнаружена в 2011 году с помощью метода радиальной скорости.

Хотя ее родительская звезда является красным карликом, она является частью тройной звездной системы Gliese 667, расположенной примерно в 22 световых годах от нас в созвездии Скорпиона (Scorpius).

Gliese 667 Cc имеет массу около 3,8 земной, но радиус около 1,77 земной, то есть она примерно на 77% больше Земли, но почти в 4 раза плотнее.

Она расположена ближе к внутреннему краю обитаемой зоны на расстоянии 0,125 а. е., вращаясь вокруг звезды красного карлика M-типа, а не желтой звезды G2, такой как наше Солнце.

Gliese 667 Cc должна поглощать такое же, но немного большее количество радиации, чем Земля, что делает ее немного теплее, чем Земля.

Gliese 667 Cc, вероятно, заблокирована приливом, то есть одна сторона ее полушария постоянно обращена к постоянно опаляемой звезде, а противоположная сторона обращена в сторону, будучи темной и холодной.

Между этими двумя интенсивными областями может быть полоска обитаемых территорий, где температура может составлять минимум 32 по Фаренгейту или 0 по Цельсию, чтобы существовала жидкая вода.

Еще одним отличием и проблемой является ее небольшая эксцентричная орбита по отношению к своему красному карлику, родительская звезда которого может вызвать приливный нагрев в 300 раз больше Земли из-за вспышек родительской звезды.

Kepler-452b

Это был первый мир размером с Землю, обнаруженный в обитаемой зоне звезды, которая по размеру аналогична нашему Солнцу и всего в 1,04 раза превышает массу нашего Солнца и в 1,11 раза превышает радиус нашего Солнца.

Она была обнаружена в 2015 году транзитным методом и находилась на расстоянии 1400 световых лет в созвездии Лебедя (Cygnus).

В настоящее время других подтвержденных планет в этой системе нет.

Масса Kepler-452b составляет приблизительно 3,29 земной, а радиус — около 1,63 земного, и вероятность того, что она каменистая, выше, чем даже у Земли.

Kepler-452b немного лучше Земли с равновесной температурой 17 градусов по Фаренгейту или -8 градусов по Цельсию.

Она расположена в обитаемой зоне своей звезды, которая примерно того же размера и температуры, что и Солнце, почти на том же расстоянии, что и Земля, на расстоянии 1,046 а. е., а год всего на 20 дней длиннее нашего.

Несмотря на то, что Kepler-452b достаточно похожа на Землю, чтобы ее можно было назвать Землей 2.0 или двоюродным братом Земли, у Kepler-452b есть несколько отличий.

Будучи почти в два раза больше Земли, она может иметь больше активных вулканов и более плотную атмосферу.

Она также вращается вокруг звезды, которая примерно на 1,5 миллиарда лет старше нашей и на 20% ярче, а это означает, что Kepler-452b, вероятно, получает примерно на 10% больше энергии от своей звезды, чем Земля получает от Солнца, поскольку она примерно на 10% больше.

Из-за этих факторов она может быть больше похожа на Венеру или станет больше похожа на Венеру в ближайшие 500 миллионов лет.

Kepler-186f

Эта экзопланета стала первой планетой размером с Землю, обнаруженной в обитаемой зоне красного карлика (на внешнем краю обитаемой зоны), массой и размером примерно вдвое меньше нашего Солнца.

Она была открыта в 2014 году транзитным методом и находится на расстоянии около 500 световых лет в созвездии Лебедя вместе с 4 другими планетами системы.

Kepler-186f имеет массу около 1,71 земной и радиус около 1,17 земного.

С точки зрения температуры Kepler-186f холоднее Земли и даже Марса, поскольку она получает от своей звезды примерно треть энергии, которую мы получаем от нашей.

Она действительно находится в обитаемой зоне, поскольку вращается вокруг своего красного карлика примерно на том же расстоянии, что и Меркурий в нашей солнечной системе, на расстоянии 0,43 а. е. с орбитальным периодом около 130 дней.

Это может быть каменистая планета земной группы или океаническая планета с более низкой плотностью и плотной атмосферой.

Несмотря на то, что по расстоянию она похожа на Меркурий, с точки зрения обитаемой зоны она больше похожа на Марс, расположенный на внешнем краю обитаемой зоны, по сравнению с Землей.

TOI 700 e и d

TOI 700 e (обнаружена в 2023 году) — вероятная каменистая планета размером с Землю с массой 0,82 земной и примерно 95% нашего радиуса, вращающаяся вокруг оптимистической обитаемой зоны (где в какой-то момент истории планеты могла присутствовать жидкая поверхностная вода) ее небольшого холодного красного карлика М-типа звезда примерно на 42% больше по массе и размеру, чем наше Солнце.

Ее орбитальный период составляет около 28 дней на расстоянии 0,134 а. е.

Система TOI была обнаружена с помощью TESS в южном созвездии Дорадо (Dorado) на расстоянии около 100 световых лет от нас и является одной из немногих систем, обнаруженных с несколькими небольшими планетами в обитаемой зоне.

В системе есть еще три планеты: TOI 700 b, c и d.

TOI 700 d (обнаружена в 2020 году) вращается в консервативной обитаемой зоне немного дальше от TOI 700 e, где и жидкая вода, и земная атмосфера могут существовать на протяжении большей части жизни планеты.

Она примерно в 1,25 раза больше массы Земли и лишь немного больше — в 1,07 раза больше нашего радиуса.

Экзопланета находится на расстоянии 0,16 а. е. от своей родительской звезды и завершает свою орбиту за 37 дней.

TOI 700 b — тоже небольшая планета земной группы, но слишком близкая к звезде, тогда как TOI 700 c — газовый гигант типа Нептуна.

Kepler-69C

Обнаруженная в 2013 году транзитным методом Кеплер-69C представляет собой суперземлю (иногда называемую «супервенерой»), расположенную на расстоянии почти 2400 световых лет от Земли.

Она примерно на 70% больше Земли и примерно в 3,57 раза массивнее, то есть мы не уверены, каменистая она или газообразная, но, скорее всего, каменистая.

Она обращается вокруг своей родительской звезды G-типа раз в 242 дня по орбите, аналогичной орбите Венеры на расстоянии 0,64 а. е., но звезда-хозяин примерно на 80% ярче Солнца, что делает ее пригодной для жизни, но за пределами ее внутреннего края, что означает, что она, вероятно, ближе к Венере, чем Земля, с точки зрения окружающей среды и температуры.

Родительская звезда имеет около 80% массы Солнца и примерно 93% его размера.

В этой системе есть еще одна подтвержденная планета — газовый гигант типа Нептуна.

Kepler-1649 c

Компьютерный алгоритм первоначально ошибочно идентифицировал ее в исходном наборе данных, но повторный анализ данных Кеплера в 2020 году определил ее как планету.

Kepler-1649 c — это суперземля, вращающаяся вокруг красного карлика М-типа за 19,5 дней на расстоянии 0,07 а. е.

Красный карлик находится на расстоянии около 300 световых лет от нас.

Она похожа по размерам на Землю, но всего на 6% больше, а масса всего на 20% больше, и вращается в обитаемой зоне своей звезды, получая около 75% света, который Земля получает от Солнца, поскольку красный карлик намного слабее, его масса составляет всего 20% массы нашего Солнца и только 23% массы Земли.

Kepler-1649 c, похоже, является нынешней экзопланетой, которая ближе всего к Земле по температуре и размеру, но при этом находится в обитаемой зоне своей системы.

Другая планета в этой системе (Kepler-1649 b) также является суперземлей, чуть больше Земли, с радиусом в 1,017 раза больше нашего, с массой всего на 3% больше нашей и даже ближе к своей звезде на расстоянии 0,05 а. е., обращаясь по орбите за 8,7 дней.

Ее обнаружили в 2017 году.

TRAPPIST-1e

Система TRAPPIST-1 содержит семь миров размером с Землю и является системой, которая содержит большинство из этих планет, когда-либо обнаруженных в обитаемой зоне одной звезды.

Система находится на расстоянии 41 светового года от нас, а красный карлик всего на 12% больше Солнца и имеет массу всего 9% солнечной массы.

Вода на большинстве этих миров, вероятно, испарилась на ранних этапах формирования системы, но исследование 2018 года показало, что некоторые планеты могут содержать больше воды, чем океаны Земли.

Считается, что TRAPPIST-1e, скорее всего, поддерживает жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, но TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1f и TRAPPIST-1g также являются потенциальными.

TRAPPIST-1e имеет массу 0,69 земной и 0,92 радиуса Земли.

Расположенная на расстоянии 0,03 а. е. от своей звезды, она совершает оборот по орбите за 6,1 дня.

Она была обнаружена в 2017 году и за ней неоднократно наблюдали с помощью нескольких телескопов.

Ниже вы можете увидеть несколько кратких фактов о других планетах этой системы:

KOI-456.04

Эта экзопланета, обнаруженная в 2020 году, чуть менее чем в два раза больше Земли (в 1,9 раза больше нашего радиуса) и находится на расстоянии чуть более 3000 световых лет от орбиты в обитаемой зоне своей солнечной родительской звезды (в 1,1 раза больше радиуса нашего Солнца) Kepler-160.

Хотя другие уже обсуждавшиеся экзопланеты гораздо ближе по размеру к нам, чем KOI-456.4, она уникальна и пугающе знакома в другом отношении.

Она вращается вокруг своей солнцеподобной звезды примерно на том же расстоянии, что и Земля, с периодом обращения 378 дней и, согласно полученным данным, получает около 93% солнечного света, которые Земля получает от Солнца, что делает ее самым близким к двойнику Солнца в наших отношениях Земля-Солнце.

Если атмосфера похожа на земную, средняя температура должна составлять около 41 градуса F (5 градусов C), и есть большая вероятность, что условия на поверхности будут такими же.

У Kepler-160 уже есть две подтвержденные планеты (b и c), которые больше Земли и вращаются гораздо ближе к звезде, что делает обитаемость гораздо менее вероятной.

Кроме того, c имеет искаженную орбиту, что заставляет многих ученых предполагать, что еще одна планета еще не открыта.

Астрономы создали новую физическую модель изменения блеска звезд, которая может помочь им определить вероятные планеты и их орбиты, а также предоставить более конкретные цели для телескопов (нынешних и будущего космического телескопа PLATO ЕКА, запуск которого запланирован на 2026 год) для наблюдения и открытий с помощью одного из официальных методов обнаружения экзопланет, например транзитный метод.

Однако это еще не полностью подтверждено, и существует около 15% вероятности того, что на самом деле это не планета, а скорее ошибка или статистическая случайность.

Необходимы дополнительные наблюдения, но астрономы оптимистичны в отношении того, что она попадет в тот же лагерь, что и большинство планетарных кандидатов, что подтверждается более поздними наблюдениями.

Планетарная система LP 890-9 (b и c)

LP 890-9 — красный карлик, менее чем на 20% такой же массивный и большой, как наше Солнце (в 0,12 раза больше массы и в 0,16 раза радиус), расположенный примерно в 100 световых годах от нас, с двумя планетами-суперземлями.

Планеты были обнаружены в 2022 году с помощью TESS.

LP 890-9 b — это внутренний мир системы, обращающийся на расстоянии 0,019 а. е., завершающий оборот за 2,7 дня.

Хотя он всего лишь примерно на 32% больше Земли, он в 13,2 раза массивнее, а его предполагаемая температура составляет 253 градуса по Фаренгейту (123°C), так что, вероятно, на нем слишком жарко для жизни.

LP 890-9 c находится на расстоянии 0,04 а. е. с периодом обращения 8,5 суток.

Подобно своей планете-сестре, хотя ее радиус всего на 37% больше земного, она в 25,3 раза массивнее.

Вероятно, здесь холодно, предполагаемая температура составляет 30 градусов по Фаренгейту (-1,1°C), но все еще находится во внутренней обитаемой зоне.

Согласно наблюдаемым данным, дневное полушарие получает около 90 процентов тепла и света Земли.

Если атмосфера достаточно плотная, ее окружение может быть ближе к Венере, чем к Земле.

Она была обнаружена с помощью наземного телескопа «Поиск пригодных для жизни планет, затмевающих ультрахолодные звезды» (SPECULOOS) в октябре 2022 года, подтвердив наличие LP 890-9b.

Классификация обоих кандидатов как «землеподобных» будет зависеть от атмосфер, чтобы знать реальные температуры этих планет.

Также важно отметить, что это относительно новые открытия, и поэтому потребуются дополнительные данные для подтверждения этих тезисов.

Proxima Centauri b

Как упоминалось ранее, расстояние является важным фактором, если мы когда-нибудь захотим туда отправиться.

Это означает, что более близкая экзопланета, даже если она не так сильно похожа на Землю, как другая, может быть лучшим ответом, особенно если мы сможем изменить окружающую среду, чтобы сделать ее более подходящей для жизни человека (часто называемой терраформированием).

Ближайшей известной экзопланетой, находящейся всего в 4 световых годах от нас, является Проксима Центавра b, вращающаяся вокруг ближайшей к нам звезды, Проксимы Центавра, которая является частью звездной системы Альфа Центавра (Alpha Centauri), расположенной вблизи созвездия Южного Креста (Southern Cross).

Проксима Центавра b была открыта в 2016 году и имеет массу в 1,07 раза превышающую земную, и предполагаемый радиус, в 1,03 раза превышающий земной.

Она находится в обитаемой зоне, вращаясь на расстоянии 0,049 а. е. вокруг своей родительской звезды — красного карлика (в 0,12 раза больше массы и в 0,14 раза больше радиуса нашего Солнца) за 11,2 дня, но подвергается сильному ультрафиолетовому излучению из-за своей непосредственной близости к Проксиме Центавра, что делает ее обитаемость, мягко говоря, сомнительной.

В то время как другие планеты в этом списке могут быть ближе к Земле по различным характеристикам, ее непосредственная близость действительно делает ее заманчивой перспективой для дальнейшего научного изучения целого ряда факторов.

Хотя траектория ни «Вояджера-1», ни «Вояджера-2» не приведет их к Проксиме Центавра, им потребуется около 75 000 лет, чтобы достичь ближайшей к нам звезды.

Если бы «New Horizons» (Новые Горизонты) отправились к Проксиме Центавра, это заняло бы около 54 400 лет (в зависимости от количества полетов, гравитационных воздействий и т. д.).

Однако, по мнению исследователей из «Penn Engineering» и инициативы «Breakthrough Starshot», новый метод космических путешествий, известный как солнечный парус, потенциально может достичь ближайшей к нам звездной системы всего за 20 лет, достигнув 20% скорости света.

Используя лазеры, парус, изготовленный из ультратонких листов оксида алюминия и дисульфида молибдена шириной около 10 футов (3 метра), мог бы перемещать зонд размером с микрочип.

В настоящее время солнечный парус — это всего лишь дизайн, основанный на реальных материалах, но следующий план состоит в том, чтобы создать маломасштабные версии и протестировать их.

Но конечная цель этого проекта «Солнечный парус» — отправиться в систему Альфы Центавра специально для того, чтобы помочь в изучении другой звезды вблизи и ее экзопланет.

Итак, кто знает, может быть, в ближайшие пятьдесят лет у нас будет зонд в системе Альфы Центавра, изучающий Proxima Centauri B.

Заключение

В целом, наши недавние инновации в области обнаружения экзопланет и сбора данных значительно увеличили число обнаруженных экзопланет и тех, которые находятся ближе к Земле.

Некоторые из них ближе к Земле по размеру, температуре и расстоянию от своей звезды, но пока мы не нашли ни одной, которая, по-видимому, обладала бы всеми этими характеристиками.

Космический телескоп Джеймса Уэбба продолжит помогать нам видеть дальше и с большей детализацией, предоставляя жизненно важные данные (включая пока неуловимые атмосферные данные) об этих объектах.

Он уже провел наблюдения за несколькими экзопланетами и будет продолжать это делать.

По мере увеличения числа наблюдений и дальнейшего совершенствования технологии этот список будет продолжать меняться и становиться более конкретным.

В конечном счете, многие качества, подтверждающие, что планета «похожа на Землю», могут по-прежнему оставаться неуловимыми, но мы даже не были уверены, что сможем подтвердить существование экзопланеты в начале 1990-х, и потребовалось еще десятилетие, чтобы большинство астрономов стали рассматривать эту область как ценную часть научных исследований.

Хотя этот список чрезвычайно интересен, кто знает, что мы сможем обнаружить в следующем десятилетии?

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!