экзобиология, следы жизни в других звездных системах

[mi.k]

В своем новом докладе от 17 ноября 2009 года группа исследователей из разных стран сделала любопытные выводы о частоте такого события, как поздняя тяжелая бомбардировка, ПТБ (Late Havy Bombardment, LHB), среди других звездных систем.
ПТБ само по себе является очень значительным для планетной системы событием. Последнее время многие работы основываются на том, что ПТБ могло стать ответственным за появление и развитие жизни на Земле. Таким образом, важно понимать, где и как происходит бомбардировка, похожая на то, что пережила Солнечная система примерно 3.8 млрд. лет назад.
Среди результатов вычислений есть такие данные, которые говорят о том, что около 12% звезд, схожих с Солнцем, переживают тяжелую бомбардировку.


http://arxiv.org/pdf/0911.3271v1

[mi.k]

Другая, не менее интересная работа, посвящена возможности стабильных орбит для супер-земель в резонансах с планетами-гигантами, соседствующими в одних планетных системах.
Ученые рассмотрели варианты формирования планет из молодых дисков в двух случаях: когда супер-земля находится на внутренней и внешней орбите по отношению к орбите планеты-гиганта.
Полученные результаты позволяют предположить наличие выживших при формировании планет земного типа в резонансах на внутренних орбитах от планет-гигантов. Если последние находятся в пригодных для формирования жизни областях, то и супер-земли имеют шанс на развитие жизненных форм на них. В то же время, формирование земель на внешних по отношению к гигантам орбитах приводит к тому, что они не входят в резонансы, но попадают на внешние границы области влияния гигантов. Это в свою очередь может замедлить процесс миграции твердых планет, в том числе и в сторону светила.
Проделанная работа позволяет по другому взглянуть на изучаемые экстрасолнечные системы, в том числе и в пользу развития астробиологии. Большой вклад в эти исследования в будущем могут принести такие научные миссии, как COROT и Кеплер.

http://arxiv.org/pdf/0911.3390v1

[bob]

Да, очень интересная подборка. Спасибо. С Вашего разрешения, продублирую информацию в Научной Панораме со ссылкой на Вас.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,66481.msg1087217.html#msg1087217
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,66482.0.html

P.S. У нас ещё не прижилась калька с понятия Late Havy Bombardment. Обычно говорят "массивная" или "катастрофическая" бомбардировка.

[mi.k]

да, большое спасибо и приятно, что продублировали, так как сам делать это не стал. но возможно, что как отдельная тема этот вопрос приживется и в этом разделе, последнее время он довольно животрепещущий и развивающийся. а информации в широкие круги поступает очень мало.. фактически всего лишь в виде коротких рефератов с "архива".

кстати, о правильной интерпретации LHB. у нас принято говорить "массивная" или "катастрофическая"? на самом деле, не находил правильной трактовки, поэтому даже у себя на сайте исправлял на "тяжелую". было бы интересно просветиться

[bob]

Наверное, правильно исправляли. Скорее всего, приживётся именно такая терминология. Просто термин не устоялся. Ипатов писал "катастрофическая". В последнее время попадалось "массивная". Дальше, видимо, будет "тяжёлая" и в нашей литературе тоже.

[mi.k]

офтопик, конечно, но искренне спасибо
так как редакцию делал интуитивно, и в источники не заглядывал.
в этимологию слова ударятся не будем, но раз тяжелая, так тяжелая, главное, чтобы смысл не терялся )

[bob]

Вам спасибо. Вы снова подняли тематику, важную с моей точки зрения:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,15424.0.html

[mi.k]

Характеристики пригодных для жизни миров

Американское аэрокосмическое агентство вновь подняло вопрос о будущих проектах космических телескопов. Представлен новый концептуальный проект ATLAST (The Advanced Technology Large Aperture Space Telescope), который продолжит линию телескопов, работающих в режиме диапазонов Ультрафиолетовый-Оптеческий-Инфракрасный (UVONI, UV-Optical-Near Infrared) - от 110 нм до 2400 нм. Размеры зеркала нового телескопа составят 8 или 16 м.
По первоначальным данным этот телескоп позволит рассмотреть землеподобные планеты в пригодных для жизни областях около звезд на расстояниях около 45 парсек. Кроме этого, ученые и проектировщики заявляют, что разрешения аппаратуры будет достаточно для того, чтобы определить вращение, климатические условия, доминирующие структуры на поверхности, а также изменения в облачном покрове потенциальных планет. В течении пяти лет может быть исследовано до 200 звездных систем.
В докладе о возможностях нового телескопа приведены модели спектров, которые сможет получать ATLAST.
Примерный запуск подобного проекта возможен в течении следующих 10-20 лет.


http://arxiv.org/pdf/0911.3841v1

[Павел Кирпиченко]

Проект будет эффективнее, если НАСА будет сотрудничать с Европейким космическим агенством и с Роскосмосом. По-моему...Надо объединяться.

[mi.k]

не много не по тематике. в качестве чисто субъективного мнения наверное скажу, что это дело будущих перспектив, а так как и сейчас с различными темпами все эти агентства сотрудничают в области космических исследований, то и подобные проекты легче осуществлять вместе. и, скорее всего, так и будет.
NASA здесь просто продолжает свою линию. всего лишь позиционирует себя, как заявитель нового проекта, в качестве своей программы стратегических проектов астрофизических исследований. да и что там говорить, опыт у них есть и немаленький.
они - заявку, все вместе - работать

[mi.k]

   Изучение экзопланет и солнечной системы обсерваторией SPICA


   Еще одна из предполагаемых космических обсерваторий - SPICA, SPace Infrared telescope for Cosmology and Astrophysics. Этот прибор, с 3.5 метровой апертурой, охлажденной до 5 К, сможет охватить весь спектр от средних до дальних инфракрасных частот - от 4 до 200 мкм. Такой диапазон дополнит брешь чувствительности двух других телескопов: Гершеля и КТ Джеймса Вебба.
   По словам ученых, этот телескоп сможет преподнести нам Вселенную в совершенно другом виде. Вот несколько предполагаемых целевых направлений проекта:
   1. Изучение свойств экзопланет, а также их открытие;
   2. Изучение протопланетных дисков и формирования планет в них;
   3. Исследование физических и химических свойств ТНО, транснептунных объектов Солнечной системы, а также открытие новых тел за орбитой Нептуна, в том числе на больших отклонениях от плоскости эклиптики.


   Кривая распределения энергии в спектре астероидов Церера и Итокава, а также ТНО Варуна, и покрытие их различными инструментами, в том числе и SPICA.

   Схема оборудования обсерватории должна быть готова уже к концу 2009 года, а все тонкости проектирования определены до 2011 года. При хороших обстоятельствах запуск SPICA может быть назначен на 2017 год.


   http://arxiv.org/pdf/0911.3974v1

[Dayan]

   Изучение экзопланет и солнечной системы обсерваторией SPICA
   Еще одна из предполагаемых космических обсерваторий - SPICA, SPace Infrared telescope for Cosmology and Astrophysics. Этот прибор, с 3.5 метровой апертурой, охлажденной до 5 К, сможет охватить весь спектр от средних до дальних инфракрасных частот - от 4 до 200 нм. Такой диапазон дополнит брешь чувствительности двух других телескопов: Гершеля и КТ Джеймса Вебба.

4 - 200 нм - такая длина волны у рентгеновских лучей и ультрафиолетового излучения соответственно. Наверно, имеется ввиду диапазон от 4 до 200 мкм, коли речь о инфракрасном излучении.

Характеристики пригодных для жизни миров
Американское аэрокосмическое агентство вновь подняло вопрос о будущих проектах космических телескопов. Представлен новый концептуальный проект ATLAST (The Advanced Technology Large Aperture Space Telescope), который продолжит линию телескопов, работающих в режиме диапазонов Ультрафиолетовый-Оптеческий-Инфракрасный (UVONI, UV-Optical-Near Infrared) - от 110 нм до 2400 нм. Размеры зеркала нового телескопа составят 8 или 16 м.
По первоначальным данным этот телескоп позволит рассмотреть землеподобные планеты в пригодных для жизни областях около звезд на расстояниях около 45 парсек. Кроме этого, ученые и проектировщики заявляют, что разрешения аппаратуры будет достаточно для того, чтобы определить вращение, климатические условия, доминирующие структуры на поверхности, а также изменения в облачном покрове потенциальных планет. В течении пяти лет может быть исследовано до 200 звездных систем.
В докладе о возможностях нового телескопа приведены модели спектров, которые сможет получать ATLAST.
Примерный запуск подобного проекта возможен в течении следующих 10-20 лет.
http://arxiv.org/pdf/0911.3841v1

Я думал, что когда Вы написали про возможность узнать погоду на твёрдых экзопланетах через 30 лет в теме "Открытия экзопланет", Вы пошутили! Оказывается, нет!! Но, почему-то кажется, что реализация этого проекта (если вообще будет) начнётся точно не раньше, чем через 30 лет.

[mi.k]

да, грубая опечатка, спасибо за корректировку - исправил.
На счет ATLAST, я думаю, было бы хорошо, если бы началась "реализация подготовки" к этому проекту. Таковы реалии на текущий момент.

[Borislаv]

Вообще эти два телескопа очень далекая перспектива. ATLAST везде позиционируется, как следующий космический телескоп после Вебба, а SPICA один из претендентов на конкурсе Cosmic Vision 2015-2025. Иными словами этих проектов может не быть или они будут отложены на большой срок, если Вебб потерпит неудачу при запуске или развертывание в космосе, а SPIC'у не выиграет (там кажется аж 4 претендета с ней).

В общем похоже ситуация в ближайшие 5-10 лет в области обнаружения и изучения Земля-массовых планет видится в следующем:

1) Статистические миссии вроде Корота, Кеплера и наземных микролинзовых обзоров в ближайшие 5 лет позволят получить оценки распространения таких планет у разных типов звезд. Более подробное их изучение практически невозможно из-за больших расстояний до них. Хотя возможно маловероятное событие обнаружения транзитной скалистой планеты у близкой звезды (ближе 50-100 парсек), которое резко ускорит продвижение в этой области.

2) Акцент на ближайшие звезды в радиусе 50-100 парсек для наземных поисков. Тут два основных направления:

a) отбор наиболее хромосферно-спокойных звезд и поиск аналогов Земли среди них методом лучевых скоростей на сверхточных спектрографах установленных на 2-40 метровых телескопах.
б) просеивание всех красных карликов средне-размерными (0.2-4 метра) наземными телескопами на наличие транзитов небольших планет (1-2 радиуса Земли) с периодом обращения не менее месяца.
с) компиляция вариантов а) и б). Т.е. после обнаружения Земля-массовой планеты методом лучевых скоростей ее проверяют на большом космическом ИК-телескопе (вроде Спитцера, Гершеля, Вебба) на возможность транзитов или если это М-карлик то вполне подойдет крупный наземный телескоп.

Думается уже к 2012-2013 годам (а возможно и раньше!) будут анонсированны первые аналоги Земли у ближайших солнецеподобных звезд методом лучевых скоростей (в первую очередь у оранжевых карликов) и с десяток транзитных скалистых планет (прежде всего у красных карликов), что позволит впервые определить их спектры (в первую очередь с помощью телескопа Вебб) и составить температурные карты.

А потом уже после этих открытий возможно и начнется активное продвижение многомиллиардных космических проектов надобие SIM, TPF, Дарвина, Спики и Атласа... Просто чтобы лучше рассмотреть обнаруженные миры.
Наземные астрометрические методы видимо не будут играть значимой роли в этот промежуток времени. Большой прогресс в области наземной АО-оптики (т.е. непосредственная регистрация Земля-массовых планет у ближайших звезд) можно ожидать не ранее 2020 года.

В принципе можно рассмотреть каждое направление подробней (с детализацией по реализуемым проектам сейчас и в ближайшие годы), если интересно? Постаратся заглянуть так сказать в будущее внесолнечной планетологии на несколько лет вперед.

[Dayan]

В принципе можно рассмотреть каждое направление подробней (с детализацией по реализуемым проектам сейчас и в ближайшие годы), если интересно? Постаратся заглянуть так сказать в будущее внесолнечной планетологии на несколько лет вперед.

Человек предпологает, Бог распологает. Но, интересно увидеть план!

[Borislаv]

А в чем сомнение насчет реализуемости указанных пунктов?

Самое уязвимое место там это космические телескопы, которые могут в любой момент сломатся и на проектирование, изготовление и запуск которые требуется порядка 5-10 лет. Но и там большие потери во времени могут быть лишь в случае потери Вебба, который обеспечивает уникальные возможности в изучение транзитных скалистых планет у красных карликов.
Даже потеря Кеплера сейчас уже не является критичной для области Земля-массовых планет, так как планеты которые он откроет малоперспективны для более глубого изучения на предмет температурной карты, спектра (т.е. химического состава атмосферы).

Как я показываю Выше основная тяжесть на поиск Земля-массовых планет (в том числе и аналогов Земли) у ближайших звезд в ближайшие несколько лет ляжет на наземные телескопы. Их поломка не может быть критичной, в отличие от космических телескопов. Потом из-за их гораздо меньшей стоимости по каждому пункту (смотри пункт 2)а), б), с)) существует несколько групп, которые обеспечивают большую надежность в продвижение в этой области - не получится у одних, получится у других!

Вообще 2008 и 2009 годы можно назвать эпохальными в истории открытия Земля-массовых планет. В течение буквально 1-2 года произошел настоящий прорыв в этой области, фактически переход от теории к практике. Вот несколько наиболее важных дат в экзопланетной летописи:
- весна-лето 2008 года - начало широкомасштабных поисков аналогов Земли у нескольких ближайших солнецеподобных звезд (в том числе и у Альфы Центавры В) методом лучевых скоростей Женевской и Калифорнийской группой
- октябрь 2008 года - начало проекта MEarth, первого широкомасштабного поиска транзитных суперземель у близких М-карликов
- январь 2009 года - анонсирование планеты MOA-2007-BLG-192-L b массой всего 1.4 массы Земли, обнаруженной методом микролинзирования у красного карлика в Балдже Галактики.
- февраль 2009 года - анонсирование планеты Корот-7b, первой транзитной суперЗемли и первой планеты с плотностью схожей с земной
- март 2009 года - начало проекта Кеплер
- апрель 2009 года - анонсирование четвертой планеты у Глизе 581, массой всего в 1.9 масс Земли на синус угла, открытой Женевской группой методом лучевых скоростей.

(плюс несколько слухов об еще более удивительных открытиях, которые видимо будут анонсированы в ближайшее время)

Эту тенденцию к познанию неизведанного в стремление к священной чаше Грааля (похожей на Землю планеты) уже не остановить...

[mi.k]

Пожалуй соглашусь с вашим мнением, Борислав. На самом деле, при правильной расстановке приоритетов на наземные наблюдения, астрономическое сообщество сможет за ближайшие пару лет вытянуть первую важную информацию о землеподобных объектах.
А уже далее в течении декады или двух будут разработаны и запущены в строй более мощные приборы и космические обсерватории, которые обеспечат уже более подробную информацию об их характеристиках.

[Павел Кирпиченко]

А еще через пару декад будут организованы первые автоматические экспедиции к другим звездным системам. К этому времени Луна и Марс станут по степени доступности как Арктика и Антарктика сейчас.

[Borislаv]

Каким образом будет осуществлятся поиск аналогов Земли у ближайших звезд в ближайшие годы?

В этой презентации достаточно подробно рассмотрен этот вопрос
www2.fis.ua.pt/ENAA/Palestras/nsantos.pdf

Приведу из нее наиболее наглядные графики:


Здесь показывается, что наиболее сильные колебания звезд при планетных поисках методом лучевых скоростей происходит с периодом амлитуды до 10 суток.


В результате анализа звездных колебаний приходят к выводу, что если усреднить измерения лучевых скоростей до интервалов в 10 суток можно получить точность измерения средней лучевой скорости звезды в 0.1 метр в секунду.


Эта схема достаточно загадочна. Мне кажется она означает процент планет, которые можно обнаружить среди общего количества солнцеподобных звезд с использованием современного спектрографа (имеющего инструментальную точность в 1 м/c), и будущего (имеющего инструментальную точность в 0.1м/c) при использование стратегии получения 3 замеров на ночь в течение 3 смежных ночей с последующем усреднением на интервале в 10 суток. Это величина не равна 100 процентам в связи с тем, что достаточно небольшое число звезд имеет идеальную хромосферную активность для поисков аналогов Земли (log(Rhk)=5.0)

А на следующих картинках показанно применение этой стратегии на примере теоретического обнаружения аналога Земли у оранжевого карлика:



Сначала берутся по 3 замера за ночь в течение нескольких блоков по 3 последовательных ночи на протяжение нескольких месяцев (так как определенная звезда доступна на небе не весь год) в течение нескольких лет подряд. Где-то с общим количеством в 500 замеров по примерно 100 замеров в год. Усреднение по каждому дню показывает лишь беспорядочный шум на уровне 1-2 метров в секунду.


Затем теже замеры усредняют уже на интервале по 10 суток и тем самым достигается точность измерений в 0.1 метр в секунду, что позволяет обнаружить планетную амплитуду небольшой планеты.



Сама презентация носит достаточно теоретический характер, так как в ней рассказывается о будущем спектрографе ESPRESSO, который начнет работу примерно в 2014 году, но по всей видимости таже стратегия применяется на спектрографе HARPS в программе поиска аналогов Земли у около десятка ближайших солнцеподобных южных звезд, начатой в 2008 году. Сюдя по архиву ESO у этих звезд берется несколько замеров за наблюдательную ночь в течение 2-10 смежных ночей примерно раз в месяц.

[Dayan]

В интернете нашёл свежую и довольно интересную информацию об условиях для жизни на планетах. Немного неожиданно, но можно узнать мнение участников форума. В статье на Мембране небезосновательно высказывается мнение, что сверхземли (твёрдые планеты с массой 1-10 масс Земли), находящиеся в обитаемой зоне звезды, обладают гораздо более благоприятными условиями для земноподобной жизни, чем такие маленькие, как наша. И вот причины:
1) Сверхземле легче удержать плотную атмосферу;
2) У сверхземли должна быть мощная тектоника плит, сильнее земной, и к тому же у более массивной скалистой планеты – кора тоньше, а тектоника происходит интенсивнее, поставляющая наверх массу необходимых для эволюции жизни веществ;
3) Сверхземлям крупная луна не обязательна – стабильное вращение будет обеспечено просто большей массой планеты. Предполагается, что наша Луна образовалась в результате колоссальной катастрофы, а шанс такого же события в других мирах неизвестен;
4) У таких массивных планет более вероятно образование металлического ядра, порождающего сильное защитное магнитное поле вокруг планеты.