Старая Земля: почему важно открытие планеты у одной из древнейших звезд в Галактике
Большая международная группа астрономов опубликовала в журнале Astronomical Journal статью об удивительном открытии. У звезды TOI-561, которая намного старше Солнца, обнаружена планетная система. И в ней есть планета TOI-561 b, довольно похожая на Землю по размеру и массе. Сама планета находится слишком близко к своему светилу, чтобы быть обитаемой. Но своим существованием она доказывает, что подобные Земле миры начали возникать во Вселенной задолго до рождения Солнца.
Компоненты чуда
Большой взрыв произошел примерно 13,8 млрд лет назад. Вскоре после этого образовались первые атомные ядра. Почти все они приходились на простейшие химические элементы — водород и гелий. В ничтожных количествах образовались также литий, бериллий и бор. И это все. Новорожденная Вселенная не знала более сложных атомов. Почти всем элементам таблицы Менделеева только предстояло появиться на свет. И в этой примитивной водородно-гелиевой Вселенной не могло быть ничего похожего на жизнь.
Но через сотни миллионов лет после Большого взрыва космическая тьма озарилась светом первых звезд. Источник энергии звезд — это термоядерные реакции, в которых водород превращается в гелий, а гелий – в более тяжелые элементы. Термоядерные топки заполнили все ячейки таблицы Менделеева от лития до железа. А при взрывах сверхновых, столкновениях нейтронных звезд и в некоторых других процессах рождались и еще более сложные ядра.
Так возникли все химические элементы, существующие ныне в природе. Сложилась «большая биохимическая шестерка», основа биологических молекул: водород, углерод, азот, кислород, фосфор и сера. Сформировалась и «большая геохимическая шестерка», составляющая 98% массы Земли: кислород, кремний, алюминий, магний, кальций и железо.
Мы — термоядерный пепел, состоящий из атомов отгоревших звезд. Мы живем, потому что они умерли, и продолжаем их в себе.
Продукция высокого передела
Вселенная не сразу стала готова к нашему появлению. Звезды рождались и умирали, рассеивая в пространстве свою былую плоть, обогащенную тяжелыми ядрами. Из этого вещества рождались новые светила, продолжавшие ту же работу.
Этот круговорот материи существует и поныне, но не везде совершается с одинаковой скоростью. Массивные звезды сгорают быстро, а легкие — медленно. Самые массивные светила не могут просуществовать и миллиарда лет. Солнце же светит около пяти миллиардов лет и собирается светить еще столько же. А самые маленькие звезды, однажды образовавшись, могут прожить десятки миллиардов лет.
Астрономам известны звезды, родившиеся куда раньше Солнца. Однако они гораздо беднее «биологическими» и «геологическими» химическими элементами, чем наше светило. Ведь материал, из которого они образовались, не так много раз успел побывать в составе других звезд, то есть подвергся меньшей переработке.
Между тем звезда и ее планеты формируются практически одновременно и из одного и того же вещества. Хватило ли при рождении самых древних систем Галактики подходящего материала, чтобы сформировать планеты, по химическому составу близкие к Земле, а значит, потенциально пригодные для жизни? Еще недавно у астрономов не было в этом уверенности.
Почти такая же планета
Новое открытие дало ответ на это вопрос. Благодаря орбитальной обсерватории TESS ученые обнаружили три планеты у звезды TOI-561, находящейся в 280 световых годах от Солнца. Ее возраст составляет 10 ± 3 млрд лет, это одно из самых древних светил, сохранившихся в Галактике до наших дней. Верхняя граница этого диапазона почти смыкается с возрастом Вселенной (13,8 млрд лет).
Новые планеты получили обозначения TOI-561 b, TOI-561 c и TOI-561 d. Особенно интересен объект TOI-561 b, ведь он очень близок к Земле по размеру: радиус планеты составляет 1,45 ± 0,11 земного (остальные миры в два-три раза больше Земли).
Астрономы измерили весь звездный свет во Вселенной
Используя наземный телескоп Обсерватории Кека на Гавайях, ученые подтвердили существование планет TOI-561 b и TOI-561 c (по поводу третьего тела пока остаются вопросы), а заодно измерили их массу. Оказалось, что масса TOI-561 b составляет 3,2 ± 0,8 земной. С учетом ее размера получается средняя плотность близкая к земной. То есть перед нами, несомненно, скалистая планета, по химическому составу напоминающая Землю, а не газовая или ледяная. Правда, по сравнению с Землей в ней несколько меньше железа и других столь же тяжелых элементов, но этого и следовало ожидать от столь древнего небесного тела.
«TOI-561 b — одна из древнейших обнаруженных скалистых планет, — говорит соавтор статьи астроном Лорен Вайс из Гавайского университета. — Ее существование демонстрирует, что твердые планеты формируются во Вселенной почти с момента ее возникновения 14 миллиардов лет назад».
Эволюция может не торопиться
Планета TOI-561 b непригодна для жизни. Она находится так близко к своему солнцу, что делает полный оборот вокруг него менее чем за 11 часов. Из-за столь тесного соседства поверхность этого мира должна быть раскалена более чем до 2000 °C.
Но само его существование доказывает, что 7–13 млрд лет назад, задолго до рождения Солнца и Земли, в Галактике уже возникали планеты, похожие на нашу. Находясь на более удачном расстоянии от светила, такое тело может стать обитаемым. Не исключено, что подобные миры есть даже в самой системе TOI-561, просто они еще не открыты.
История времени: суперкомпьютер вычислил начало Вселенной
Некоторые эксперты считают, что планетные системы настолько древних звезд — даже более подходящее место для развитой жизни и цивилизации, чем Солнечная система. Они рассуждают так. Земле 4,5 млрд лет, и древнейшие следы жизни ненамного младше. Но лишь около 800 млн лет назад в атмосфере накопилось достаточно кислорода для появления животных крупнее, чем микроорганизмы. То есть эволюции потребовалось примерно 80% текущего возраста планеты, чтобы на сцену вышли хотя бы примитивные червеобразные существа, судя по всему, не оставившие потомков. А на то, чтобы создать позвоночных и тем более млекопитающих, понадобилось еще больше времени.
Возможно, рассуждают сторонники этой идеи, на более древних планетах эволюция имела больше времени. Это значит, что у нее было больше шансов произвести сложную и мыслящую жизнь.
Впрочем, это пока лишь смелая гипотеза. Мы еще очень многого не знаем о закономерностях возникновения живого. Но каждое новое исследование добавляет к этому пазлу свой небольшой фрагмент. Узнав, что планеты земного типа уже существовали задолго до возникновения Солнца, мы сделали еще один шаг к ответу на вопрос, одиноки ли мы во Вселенной.
Мнение автора может не совпадать с точкой зрения редакции