Охота на инопланетян: новые идеи
«Если мы хотим найти истинного близнеца Земли в ближайшем будущем — в следующие десять-двадцать лет — тогда да, нам определенно нужно сделать Starshade», — говорит Сара Сигер из Массачусетского технологического института.
Дело в том, что звезда типа Солнца будет в 10 миллиардов раз ярче планеты размером с Землю. Единственная надежда астрономов взглянуть на хотя бы проблеск жизни — вроде каких-нибудь форм микроорганизмов — это заблокировать свет такой звезды, позволив телескопу напрямую взглянуть на планету. Эта стратегия в корне отличается от основного метода поиска планет, которым пока пользуются астрономы.
Поскольку планеты такие далекие и тусклые, астрономы изучают их в основном косвенно — к примеру, обнаруживая провалы в свете звезд, когда планета проходит перед своей звездой, или измеряя то, как покачивается звезда под действием силы тяжести планеты. Однако охотникам на инопланетян нужна новая тактика. Ученые надеются идентифицировать газы в атмосфере планеты, а вместе с ними и химические вещества, которые указали бы на присутствие жизни — вроде кислорода, из которого на 20% состоит атмосфера Земли.
«Без жизни — растений или фотосинтезирующих бактерий — у нас бы не было фактически никакого кислорода», — говорит Сигер. Именно поэтому кислород находится в числе самых многообещающих биосигнатур. Но жизнь на Земле производит все виды газов, и инопланетная жизнь может быть еще более многообразной. Задача заключается в определении того, имеют эти химические вещества биологическое происхождение или нет.
Несмотря на то, что никто пока не нашел никаких признаков внеземной жизни, астрономы уже «почуяли» нечто похожее в атмосферах некоторых планет. Когда планета проходит перед своей звездой, свет звезды проходит через газообразный слой, оборачивающий планету. Молекулы в атмосфере поглощают особые длины света в зависимости от своего химического состава. Измеряя, какие длины волн были поглощены, астрономы могут определить и газы.
Большие телескопы вроде космического телескопа Джеймса Вебба, который будет запущен в 2018 году, смогут использовать эту транзитную технику, чтобы разобрать химию атмосферы до мельчайших деталей. Они также смогут уловить биосигнатуры. «Может, и повезет», — говорит Зиглер. Но метод этот хорош только для планетарных систем вокруг небольших звезд класса М-карликов — но не звезд типа нашей.
Именно поэтому астрономы вроде Сигер хотят сделать Starshade реальностью. Starshade запускается с телескопом и, достигая назначенной позиции в глубоком космосе, разворачивается в диаметре до 34 метров. Лепестки этого «цветка» будут убирать эффекты дифракции, когда волны света огибают края зонта и производят нежелательные блики. Зонт и телескоп будут разделены 50 000 километров — это почти в четыре раза больше диаметра Земли.
Стоит ли говорить, что это будет нелегко. Но ученые изучают варианты реализации этой идеи, экспериментируя в пустыне с использованием лампы, модели Starshade и камеры. Джереми Касдин из Принстонского университета, один из лидеров проекта Starshade, проводит лабораторные испытания с миниатюрной моделью устройства — установка растягивается на 78 метров с моделью Starshade пяти сантиметров в ширину.
Если проект получит достаточно финансирования и все пойдет хорошо, NASA может запустить его уже в 2026 году. «На данный момент мы не видим никаких технических ограничений, которые помешали бы закончить и запустить Starshade в 2020-х», — говорит Касдин.
Но Starshade не единственный способ заблокировать звездный свет. Ее запуск может совпасть с WFIRST, космическим телескопом следующего поколения, который запланировано оснастить коронографом, который будет блокировать звездный свет изнутри телескопа. «Мы хотим подойти со многих сторон, на случай если одна не сработает», — говорит Зиглер.
Коронограф — это хорошо проверенная технология, разработанная еще в 1930-х годах для изучения внешних слоев Солнца, то есть короны — и он также может помочь в поиске близнеца Земли. Но, как говорит Зиглер, технология пока не готова для этого.
Коронографы сложные и хрупкие инструменты, что делает их уязвимыми для тепла Солнца и вибраций от таких моментов, как реакция колес, используемых для ориентации космического аппарата. Все, что может разрушить хрупко настроенные инструменты, позволит звездному свету попасть в камеру и нарушить наблюдения. Деформируемые зеркала могли бы свести на нет ряд нарушений, но современные системы пока не могут выхватить планету размером с Землю из звездного света.
Но с Starshade, однако, звездный свет вообще не попадет в телескоп. Все, что нужно, это относительно простой и небольшой телескоп, который дешево и просто строить. Возможно также, что Starshade не понадобится собственный телескоп и система обойдется WFIRST.
В то же время охота на близнеца Земли в полном разгаре. «Можно получить много классной науки, изучая планеты самых разных размеров, но, в конце концов, многие из нас хотели бы найти планету типа Земли», — говорит Касдин. Если это произойдет, обязательно возникнет вопрос, населена ли она — и Starshade может быть нашим лучшим оружием в этой охоте.
Илья Хель