Таким образом, выяснилось, что не чужие планетарные системы являются странными, а наша старая добрая Солнечная система оказалась исключением из правил. Почему же расположение планет у нас нетипично? Никому не известно. Это – одна из самых больших тайн Вселенной.
После обнаружения экзопланеты в созвездии Пегаса поиск таких объектов значительно ускорился и открытия посыпались, точно из рога изобилия. На февраль 2012 года было открыто 693 планеты вокруг 552 звезд, причем 13 новооткрытых экзопланет были зарегистрированы в каталогах именно в феврале, а еще 6 – в январе.
При таких темпах изучения космоса у астрономов появилась возможность судить о том, насколько часто встречаются планетные системы в Галактике. Пока затруднительно сделать однозначный вывод о красных карликах и некоторых других классах звезд, потому что их крайне сложно исследовать. Но среди солнцеподобных светил классов G и F на каждые 25 звезд приходится одно светило с планетной системой.
Планетных систем известно гораздо меньше, чем звезд, обладающих планетами. Дело в том, что астрономам проще обнаружить рядом со светилом одну гигантскую экзопланету. Обнаружить сразу несколько планет непросто. Если не считать Солнечную систему, науке известно 67 планетных систем. В сорока пяти из них обнаружено только по две планеты, в двенадцати – три планеты, в пяти – четыре планеты и в трех – пять планет. Лишь две звезды достоверно обладают полноценными планетными системами из шести планет – это HD 10180 и Kepler-11. Остальные шесть сотен звезд имеют в своем сопровождении по одной экзопланете.
Жизнь вне Земли
Сразу нужно признаться, что никаких доказательств существования жизни на других планетах у астрономов нет. Более того, ложные скороспелые сенсации и ошибки прежних лет убедили в том, что жизнь представляет собой чрезвычайно редкое явление во Вселенной. И скорее всего уникальное. Тем не менее наука упорно ведет поиск миров, которые могут оказаться обитаемы. Современных знаний достаточно, чтобы предположить, какие существа могут населять ту или иную пригодную для жизни планету.
При этом астрономы обращаются за помощью к биологам, чтобы больше узнать о свойствах земных обитателей. Конечно, всегда можно предположить, что где-то далеко-далеко в Галактике встречаются организмы, полностью отличающиеся от земных: они любят холод до –200 °C, дышат чистым хлором и вместо воды пьют жидкий метан. Вот только много ли даст науке такое предположение? Неужели оно позволит нам найти заселенные планеты? Увы, нет. Выдумывать можно до бесконечности, но чем больше мы насочиняем, тем больше затрудним себе поиск.
Живые существа, обитающие на Земле, жестко зависят друг от друга. Отдельные виды действительно хорошо приспособлены к экстремальным условиям: большим давлениям, нехватке или отсутствию кислорода для дыхания, высоким температурам и т. д. Но что если изолировать этот отдельный вид от прочих организмов? Он наверняка вымрет, потому что живое поддерживает себя лишь как целое. Поэтому ученые выделяют на нашей планете особую оболочку – биосферу. Так называется всепланетная экосистема, в которой объединены сложными отношениями растения, животные и микробы. Виды объединяют пищевые отношения, отношения взаимопомощи и многие другие. Малейшие изменения в одной части биосферы рано или поздно сказываются во всех остальных ее частях. Прочная связь объединяет обитателей морских пучин, лесных дебрей, скалистых высокогорий, подземных озер. Поэтому биологи убеждены: если на планете нет биосферы – значит, нет и жизни.
Следовательно, астрономам при поиске обитаемых миров нужно ориентироваться на нашу планету. То есть искать надлежит очень плотное и вместе с тем небольшое космическое тело, укутанное кислородной атмосферой и достаточно богатое углеродом, который, как известно, является главным химическим элементом живой клетки.
В 1989 году к Юпитеру была запущена автоматическая межпланетная станция (АМС) «Галилео», которая представляла собой автономного робота, предназначенного для космических исследований в пределах Солнечной системы. Главной задачей «Галилео» было изучение Юпитера и его лун, но кроме того, аппарат выполнял на всем протяжении полета различные замеры и эксперименты, в частности, он приближался к некоторым астероидам, чтобы сфотографировать и обмерить их.
Пояс астероидов
Ни один астероид не обладает ядром или какими-нибудь слоями. Он сплошной, точно лежащий на дороге камень-валун. Таковы же, кстати, и все остальные малые планеты. Основная доля астероидов сосредоточена на расстоянии 430 млн км от Солнца, между орбитами Марса и Юпитера, где они образуют уже известный нам Пояс астероидов.
Когда-то Пояс астероидов считался скопищем обломков, оставшихся после мощнейшего взрыва неизвестной планеты. Погибшей планете даже заранее присвоили название «Фаэтон». Но сегодня можно смело сказать, что Фаэтон в действительности никогда не существовал. Все малые планеты возникли одинаково – это слипшиеся остатки газопылевого облака (туманности), из которого сложилась Солнечная система. Они захватили слишком мало газа и пыли, чтобы вырасти до размеров настоящей планеты, такой как Марс или хотя бы Меркурий.
Другое крупное скопление астероидов – «кентавры», которые начинают встречаться в пределах от 5 астрономических единиц (750 млн км) от Солнца и дальше, до орбиты Нептуна. Всего на сегодняшний день изучено примерно 6000 различных астероидов.
Гораздо больше в Солнечной системе транснептуновых объектов, которых, напомним, нередко называют «ледяными карликами». По составу они мало похожи на астероиды, поскольку сложены в основном изо льда – водяного, аммиачного, метанового и других видов льда с примесью разнообразных минералов. Иначе говоря, ледяные карлики напоминают грязный весенний снег, который вот-вот растает, но пока еще держится в укромных уголках, покрывшись мутной корочкой льда.
Название «транснептуновые» означает, что эти объекты движутся главным образом за орбитой планеты Нептун. Ледяные карлики тоже разделяются на несколько групп в зависимости от своей удаленности от Солнца. Две главные из этих групп – облако Оорта и пояс Койпера.
Облако Оорта, словно гигантская скорлупа, окружает всю Солнечную систему. Это колоссальное скопление ледяных тел, число которых трудно оценить даже приблизительно. Холодные обитатели облака представляют собой в основном кометные ядра. Больше всего кометных ядер сосредоточено на расстоянии 6 триллионов километров от центра Солнечной системы. Периодически некоторые из этих ядер приближаются к нашей звезде и тогда под действием солнечного излучения начинают испаряться, распуская пышный «хвост». Люди в таких случаях говорят, что на небе появилась новая комета. Затем кометное ядро поворачивает в сторону своего облака-«дома», утрачивая хвост и вновь превращаясь в несимпатичную ледяную глыбу.
Ученые в шутку называют облако Оорта «кометным банком»: здесь, словно в надежном банковском сейфе, хранится запас комет. Однако наряду с кометными ядрами в облаке могут встречаться и другие поразительные обитатели. Например, ледяные карлики, которых ученые ожидают встретить здесь в количестве не менее двух тысяч. Пока же известен только один ледяной карлик в облаке Оорта, который изредка выбивается оттуда и в такие моменты приближается к орбите Плутона.
Речь идет о Седне, малой планете с сильно вытянутой орбитой. Поперечник этого загадочного тела, скованного красноватым льдом, достигает величины 1400 км. Спутников Седна лишена, но они ей и не особенно нужны, если учесть, что на ее небе луна все равно не светилась бы – ведь ледяной карлик обречен на вечный бег в космическом мраке, куда почти не проникают солнечные лучи.
Даже в моменты максимального сближения с Солнцем планета удалена от нашего светила на 76 астрономических единиц, то есть на 11,4 млрд км. При максимальном удалении планета оказывается на расстоянии 139 млрд км от центра Солнечной системы. Людям мало что известно об этом обитателе галактического «зверинца». Действительно ли Седна «проживает» в облаке Оорта? Отчего лед на ее поверхности цвета крови? Это загадки. Пока лишь достоверно известно, что один год на Седне (то есть ее полный оборот вокруг Солнца) длится 12 050 земных лет.
Гораздо ближе к Земле пояс Койпера. Это скопление ледяных карликов протянулось, начиная с отметки 5 млрд км от Солнца и заканчивая отметкой 7,5 млрд км. Внутри этого широкого кольца проходят орбиты множества малых планет, из которых найдется примерно полсотни довольно крупных тел, равных земной Луне или даже превосходящих ее.
Одним из самых массивных обитателей пояса является Плутон. Он же является самым первым из открытых астрономами ледяных карликов. Впрочем, когда американский астроном Клайд Томбо впервые обнаружил Плутон в 1930 году, то научное сообщество согласилось, что перед ними новая, девятая по счету планета Солнечной системы. Исправлять ошибку, как уже говорилось, пришлось в 2006 году, когда накопилось достаточно новых данных о ледяных карликах.
В числе этих данных были ошеломляющие результаты измерений ледяного карлика, получившего название Эрида. Открытая в 2003 году, на сегодняшний день она считается крупнейшей и самой массивной из всех малых планет. Ее диаметр составляет 2326 км, тогда как Плутон, например, достигает в поперечнике 2322 км. Впрочем, эти измерения не слишком точны. Однако вычисления массы были проведены с большей точностью, в результате чего астрономы установили, что Эрида весит в 1,27 раза больше Плутона, достигая 16,7 квинтиллиона (16,7?1018) тонн (0,0028 массы Земли).
По природным условиям на поверхности Эрида сильно напоминает Плутон или Тритон (спутник Нептуна). Это очень холодный ледяной карлик, на котором стоят морозы порядка 240 °C ниже нуля. При такой низкой температуре большинство газов замерзает, потому-то равнины и скалы Эриды покрыты толстым слоем белоснежного метанового снега. Снега настолько много и он столь чист, что даже при слабом солнечном освещении ярко сияет.