Для поиска «Земли 2.0» предложили запустить в космос прямоугольный телескоп
Одна из самых амбициозных и в то же время многообещающих целей человечества — поиск внеземной жизни. Однако гигантские космические расстояния вкупе с невозможностью путешествовать или передавать информацию быстрее скорости света накладывают практические ограничения на попытки реализации этих начинаний. Более-менее реальным выглядит разве что полет до одной из ближайших звезд. Кроме того, только звезды, схожие по размеру и температуре с Солнцем, существуют достаточно долго и имеют достаточно стабильную атмосферу, чтобы у многоклеточной жизни было время сформироваться.
Поэтому из мириад звезд самыми перспективными в этом плане можно назвать около 60 солнцеподобных светил в радиусе примерно до 30 световых лет от нас. Если у них есть планеты, они должны не только находиться в зоне обитаемости, но и быть каменистыми, как Земля — чтобы обладать твердой поверхностью и жидкой водой.
Иголка в стоге сена
Искать экзопланету сложнее, чем иголку в стоге сена. Ее звезда в миллион раз ярче, в результате они сливаются в одно размытое пятно. Теория оптики гласит, что лучшее разрешение, которое можно получить на изображениях телескопа, зависит от размера телескопа и длины волны наблюдаемого света. Планеты с жидкой водой излучают больше всего света на длинах волн около 10 микрон, то есть в инфракрасном диапазоне. Для наблюдений на такой длине волны нужен телескоп с апертурой не менее 20 метров, чтобы иметь достаточное разрешение для различения Земли от Солнца на расстоянии 30 световых лет. Кроме того, он должен находиться в космосе, поскольку атмосфера слишком сильно размывает изображение.
Наш крупнейший космический телескоп «Джеймс Уэбб» имеет диаметр всего 6,5 метра, и его запуск был чрезвычайно сложным. Поэтому развертывание 20-метрового телескопа на орбите при нынешнем уровне технологического развития не представляется возможным.
В этой связи ученые исследуют альтернативные подходы. Один из них предполагает запуск нескольких меньших телескопов, которые совместно работают как один большой. Но поддержание требуемой точности позиционирования космических аппаратов (которая должна быть откалибрована с точностью до размеров типичной молекулы) в настоящее время также неосуществима.
Другим путем может быть использование света с более короткой длиной волны, чтобы можно было использовать телескоп меньшего размера. Однако в видимом свете солнцеподобная звезда более чем в 10 миллиардов раз ярче планет. В этом случае нам не под силу заблокировать достаточно звездного света, чтобы увидеть экзопланету, даже если изображение в принципе будет достаточно высокого разрешения.
Одна идея для блокировки звездного света заключается в использовании космического аппарата с функцией «звездной тени» размером в десятки метров, который располагался бы на расстоянии десятков тысяч миль перед космическим телескопом, чтобы точно блокировать свет звезды. Однако этот план подразумевает запуск двух космических аппаратов; кроме того, наведение телескопа на разные звезды потребовало бы перемещения «звездной тени» на тысячи миль, что потребовало бы недопустимо больших расходов топлива.
Прямоугольная перспектива
На страницах Frontiers in Astronomy and Space Sciences астрофизики предложили куда более достижимую альтернативу. По их мнению, ближайшие похожие на нашу планеты, вращающиеся вокруг солнцеподобных звезд, можно найти при помощи телескопа с прямоугольным зеркалом 1×20 метров.
Зеркало такой формы и размера может различить звезду и планету, если оно повернуто к ним своей длинной осью. Таким образом, чтобы найти экзопланеты в любом положении вокруг звезды, телескоп можно ориентировать так, чтобы его выгодное положение иногда совпадало с линией звезда — планета.
Такая конструкция в принципе может найти половину всех существующих землеподобных планет, вращающихся вокруг похожих на наше Солнце звезд в пределах 30 световых лет, менее чем за три года.
Безусловно, переводу этих теоретических выкладок в практическую плоскость необходимы дальнейшая инженерия и оптимизация — но сама концепция, в отличие от других смелых идей, вполне реализуема.
«Если вокруг средней солнцеподобной звезды вращается примерно одна землеподобная планета, то мы найдем около 30 перспективных планет», — рассчитывает профессор Хайди Ньюберг из Политехнического института Ренсселера, одна из авторов статьи.
Дальнейшее изучение этих планет могло бы выбрать те из них, атмосфера которых свидетельствует о наличии жизни, например, кислород, образовавшийся в результате фотосинтеза — и уже к самому многообещающему кандидату можно отправить зонд.
«Прямоугольный телескоп может открыть прямой путь к идентификации нашей планеты-сестры — Земли 2.0», — заключила астрофизик.