Один из самых фундаментальных вопросов человечества — одиноки ли мы во Вселенной? Поиск ответа на него может вскоре получить мощный импульс благодаря амбициозному проекту Европейского космического агентства (ЕКА). Концепция миссии под названием LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) предлагает использовать флотилию из четырех космических телескопов для поиска признаков жизни на скалистых планетах у ближайших звезд. Эта миссия может дать нам первые статистически значимые данные о том, насколько распространены обитаемые миры в нашей галактике.
Поиск обитаемых миров: Миссия LIFE
Идея миссии LIFE заключается в использовании четырех коллекторных телескопов, работающих совместно с пятым, центральным космическим аппаратом-комбайнером. Все пять аппаратов будут лететь в точном построении, формируя единый гигантский инструмент.
Ключевой технологией для LIFE является нуль-интерферометрия. Этот метод позволяет объединять свет, собранный отдельными телескопами, таким образом, чтобы свет от центральной звезды взаимно гасился (аннулировался), а свет от вращающейся вокруг нее планеты — нет. Это сложнейшая задача, требующая удержания аппаратов на расстоянии сотен метров друг от друга с точностью до нанометров.
Однако именно эта технология позволит напрямую наблюдать тусклые экзопланеты рядом с их яркими звездами. Подавление звездного света в 100 000 раз откроет возможность для детального анализа атмосфер далеких миров.
Преимущества среднего инфракрасного диапазона
Миссия LIFE будет работать в среднем инфракрасном диапазоне длин волн (примерно от 4 до 18.5 микрометров). Такой выбор не случаен и имеет несколько преимуществ:
- Контраст: В этом диапазоне разница в яркости между звездой и планетой земного типа значительно меньше, чем в видимом свете. Это облегчает обнаружение планеты.
- Ключевые биосигнатуры: Многие молекулы, считающиеся потенциальными признаками жизни (биосигнатуры), имеют сильные спектральные линии именно в среднем ИК-диапазоне. К ним относятся:
- Кислород (O2) и озон (O3)
- Метан (CH4)
- Закись азота (N2O)
- Индикаторы обитаемости: Также в этом диапазоне хорошо видны молекулы, важные для оценки пригодности планеты для жизни, такие как водяной пар (H2O) и углекислый газ (CO2).
- Температура планет: Планеты с температурой, подобной земной (около 300 Кельвинов или 27°C), излучают большую часть своей тепловой энергии именно в среднем ИК-диапазоне.
Анализируя спектр света, прошедшего через атмосферу экзопланеты или отраженного от нее, ученые смогут определить ее химический состав и искать комбинации газов, которые могли бы указывать на наличие биологической активности.
Цели миссии: Планеты земного типа
Основными целями для LIFE станут скалистые экзопланеты, находящиеся в так называемой “зоне обитаемости” своих звезд. Это область вокруг звезды, где условия позволяют воде на поверхности планеты существовать в жидком виде — ключевое условие для жизни, как мы ее знаем.
Миссия будет нацелена на звезды, похожие на наше Солнце (спектрального класса G), а также на более холодные и тусклые оранжевые (K) и красные карлики (M), которые являются самыми многочисленными звездами в Галактике.
LIFE планирует изучить атмосферы нескольких десятков (предположительно от 30 до 50) потенциально обитаемых экзопланет у ближайших к нам звезд. Это позволит получить не просто единичные наблюдения, а собрать статистически значимую выборку.
Статистическая Значимость и Поиск Жизни
Одной из главных научных задач LIFE является определение параметра η_Earth (эта-Земля). Этот параметр представляет собой долю звезд, у которых есть планета земного типа в обитаемой зоне, на которой действительно существует жизнь.
Сегодня мы не имеем представления о значении η_Earth. Оно может быть близким к единице (жизнь возникает везде, где есть условия) или исчезающе малым (Земля — уникальное явление). Изучив несколько десятков миров, LIFE сможет дать первую обоснованную оценку этого параметра. Если среди обследованных планет будут найдены биосигнатуры хотя бы на нескольких, это будет означать, что обитаемые миры не такая уж редкость. Если же ни на одной из них признаков жизни не обнаружат, это укажет на то, что возникновение жизни — процесс гораздо более сложный или редкий.
Сравнение с другими миссиями
LIFE не является единственным проектом, нацеленным на изучение экзопланет. Телескоп “Джеймс Уэбб” (JWST) уже анализирует атмосферы некоторых крупных газовых гигантов. НАСА разрабатывает концепцию Обсерватории Обитаемых Миров (Habitable Worlds Observatory, HWO), которая будет работать преимущественно в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
LIFE рассматривается как комплементарный этим миссиям проект. Его фокус на среднем ИК-диапазоне дает уникальные возможности для обнаружения ключевых биосигнатур и изучения теплового излучения планет. Совместная работа обсерваторий в разных диапазонах даст наиболее полную картину свойств экзопланет.
Планы и Перспективы
В настоящее время миссия LIFE находится на стадии концептуального исследования. Она была предложена в рамках программы ЕКА “Voyage 2050”, которая определяет долгосрочные научные приоритеты агентства.
Если концепция будет одобрена и получит финансирование, запуск миссии может состояться в конце 2030-х или в 2040-х годах. Это долгосрочный проект, требующий значительных технологических разработок, особенно в области высокоточного формирования строя космических аппаратов и криогенного охлаждения детекторов для работы в ИК-диапазоне.
Несмотря на сложности, потенциальная научная отдача миссии огромна. LIFE может стать инструментом, который впервые даст нам статистически обоснованный ответ на вопрос о распространенности жизни за пределами Земли и покажет, насколько часто встречаются обитаемые миры во Вселенной.
Добавить комментарий