Слънчоглед за двойника на Земята

НАСА разкри плановете по търсене на извънземен живот в близките 10 години.

Американското национално управление по въздухоплаване и изследване на космическото пространство (НАСА) планира в близките десет години да фокусира усилия в търсенето на подходящи за живот „суперземи“ край сравнително бледи и малки звезди с телескопите TESS и и „Джеймс Уеб“, наследници на „Кеплер“ и „Хъбъл“.

Втората и главна точка в „извънземната“ програма на НАСА е създаването на специален космически слънчев щит – „слънчогледа“ StarShade, който ще позволи на новите орбитални обсерватории да търсят бледи двойници на Земята край звезди, подобни на Слънцето. За всичко това Чарлз Боулдън, директор на НАСА, и колегите му разказали на пресконференция в главното седалище на организацията във Вашингтон.

„Когато бяхме астронавти, мен и Джон (Грънсфелд, зам.-ръководител на НАСА) често ни питаха срещали ли сме се с извънземни по време на излизанията в Космоса. Не знам за Джон, но аз така и не успях да вляза в контакт с тях, независимо от всичката ми любознателност. Все пак днес мога да кажа, че присъстващите тук колеги, и вие вероятно, сте сигурни в това, че не сме сами в тази огромна Вселена, където не може да не съществуват други форми на живот. Въпросът е само къде се крие този живот“, заявил Боулдън в приветствените думи към участниците в пресконференцията.

Директорът на НАСА отбелязал, че търсенето на „двойник на Земята“ и следи от съществуването на извънземен живот ще бъдат една от основните задачи на управлението в близките десет-двадесет години. За реализирането на тази задача американската аерокосмическа агенция ще пусне два нови космически телескопа – „ловеца на планети“ TESS и (както го нарича директорът на НАСА) „елитната космическа обсерватория“ JWST.

TESS се явява наследник и замяна за „Кеплер“, първата обсерватория, заета с търсене на екзопланети, която излезе от строя през май 2013 г. и частично беше възстановена в рамките на проекта К2 през май тази година. А обсерваторията JWST, или „Джеймс Уеб“, ще стане замяна за главното космическо „око“ на НАСА – легендарния телескоп „Хъбъл“, който работи на земна орбита вече 24 години.

Тези два телескопа, както смята Джон Грънсфелд, са напълно способни да помогнат на астрономите да реализират неговата мечта – да намерят планета двойник на Земята или друго небесно тяло, на което може да съществува живот.

По думите му високата резолюция на спекрографа и другите уреди на „Джеймс Уеб“ ще позволят да се откриват следи от вода в атмосферата на екзопланетите, което значително ще повиши ефективността на търсенето на живот на повърхността на откриваните от TESS планети.

По думите на Джон Мадър, ръководител на проекта JWST и лауреат на Нобелова награда за физика през 2006 г., подобна възможност е била заложена в първоначалния проект на новия „елитен телескоп“, работата над който започнала още през 1995 г., когато никой не се замислял сериозно за търсене на екзопланети и двойници на Земята.

Както отбелязва физикът, всичките огледала на телескопа и голяма част от научните уреди били успешно сглобени и проверени от инженери на НАСА и фирмата Northrop-Grumman. Ако Конгресът на САЩ още веднъж не се опита да закрие проекта, както това вече се е случвало през юли 2011 година, „Джеймс Уеб“ ще се отправи в Космоса в набелязания срок – през октомври 2018 година. Той ще започне наблюдение на екзопланетите, които ще открива TESS, два месеца след старта, когато огледалата му ще достигнат оптимално ниски температури.

Модел на телескопа „Джеймс Уеб“.                                                                              © NASA

Друга участничка в конференцията – планетологът Сара Сигър от Масачузетския технологичен институт, участваща в създаването на телескопа TESS, разкрила детайлите на новата „двустранна“ стратегия по търсенето на извънземен живот. Основа за създаването на тази програма били неотдавнашните открития на телескопа „Кеплер“, намерил свидетелства, че практически всяка звезда в галактиката има спътник планета и че 20% от тези планети се намират в така наречената обитаема зона – област около светилото, където на повърхността на планетата може да съществува вода в течно състояние.

Първата част от плановете на НАСА е доста скромна – Сигър и други планетолози планират да ориентират TESS към търсенето на неголеми „суперземи“, намиращи се в зоната на живот край спокойни и неголеми звезди, предимно червени джуджета. Планира се откриването на около хиляда подобни светила и съпровождащите ги планети, които учените ще се опитат да разгледат с „Джеймс Уеб“. Според Сигър новите инструменти на борда на тази „елитна обсерватория“ ще помогнат на учените да търсят в атмосферата на планетите така наречените биосигнатурни газове, произвеждани от живи организми.

„JWST не е предназначен за търсене на живот на далечни екзопланети и няма да минем без късмет в опитите за тяхното откриване. И все пак неговата чувствителност и резолюция ни дават първи реален шанс да открием планета със съществуващ на нейната повърхност живот“, разказва Сигър.

Втората, по-амбициозна страна от стратегията на НАСА е търсенето на живот на земеподобни планети, въртящи се около същински „клонинги“ на Слънцето. Проблемът на този „тероцентричен подход“, както се изразява Сигър, е в две неща. Първо, слънцеподобните звезди са хиляди и десетки хиляди пъти по-ярки от червените джуджета, благодарение на което светенето дори на големи планети практически изцяло се засенчва от звездата.

Второ, самата Земя се явява достатъчно бледа планета в сравнение със „суперземите“ и „горещите Юпитери“, което още повече усложнява търсенето на нейни двойници край далечни светила. Според Сигър двойникът на нашата планета ще бъде около 10 милиарда пъти по-блед от звездата, което прави откриването му с TESS и „Джеймс Уеб“ невъзможно на практика.

Астрономите открили остроумно решение на този проблем. Той се корени не в планетологията, а в „обратна“ област на астрономията – хелиофизиката, която се занимава с изучаване на Слънцето. Астрономите, наблюдаващи Слънцето, от десетилетия използват прост метод, който им позволява да изследват близките околности на светилото – те поставят над телескопа диск от непрозрачен материал, който възпрепятства попадането на преки лъчи от Слънцето в обектива.

Така ще изглежда телескопът TESS.                                                                         © NASA

Подобни дискове, така наречените коронографи, практически не се прилагат за изучаването на екзопланети поради дифракционни изкривявания, възникващи в резултат на голямата отдалеченост на изучаваните звезди от Земята.

През 2008 г. инженерите от Колорадския университет в Боулдър успели да се справят с този проблем – те изяснили, че екзопланетният коронограф трябва да прилича по формата не на диска на Слънцето, а на слънчоглед.

Листенцата на това „цвете“ ще потискат оптичните изкривявания и в телескопа ще постъпва кристално чиста, както се изразява Сигър, картина на близките околности на звездата.

Инженерите на НАСА от Лабораторията за реактивно движение в Пасадена (JPL) и специалистите от компанията Northrop Grumman, отговарящи за създаването на „Джеймс Уеб“, взели тази идея на въоръжение и започнали да работят над създаването на космическия „слънчоглед“ StarShade. Първите прототипи и концепцията на този коронограф започнали да се появяват на сайта на JPL през март 2014 г.

StarShade представлява самостоятелен космически кораб с размери на половин футболно игрище, който ще бъде изстрелян на земна орбита заедно със следващия след TESS „ловец на екзопланети“. Освен с гигантски „венчелистчета“, той ще бъде снабден и със собствени маневрени двигатели, източник на захранване и бордови компютър, който ще му помогне да се държи на разстояние 50 000 км от телескопа и да се обръща на място с обсерваторията.

Засега този проект е далече от завършване – специалистите от JPL и Northrop Grumman още са на стадий наземни изпитания. Наскоро те проверили работата на миниверсия на „слънчогледа“ в пустиня на Земята, използвайки фенери с различна мощност като аналог на звезди и планети.

Близо до реалното въплъщение, по думите на друг участник в пресконференцията – Дейвид Галахар от Лабораторията за реактивно движение, се намира друга версия на коронограф, която НАСА планира да монтира на орбиталния телескоп WFIRST/AFTA. Тази инфрачервена обсерватория, чието построяване трябва да започне през 2017 година, ще бъде снабдена с „вътрешен“ коронограф на базата на специфични деформиращи огледала, способни да придобият произволна форма по команда от компютър.

Суперземята OGLE-2005-BLG-390L b, която се върти около червено джудже.
© NASA

Съдейки по вътрешни презентации на НАСА, разделителната способност на този уред ще бъде относително ниска и той няма да може да открива не само двойници на Земята, но дори и „суперземи“.

Независимо че търсенето на извънземен живот в далечните ъгълчета на галактиката ще бъде приоритетно за НАСА, агенцията не възнамерява да прекратява изучаването на планетите от Слънчевата система, на които хипотетично може да съществува живот.

В заключителната част на пресконференцията Грънсфелд заявил, че в близките седмици НАСА ще обяви началото на конкурс по създаването на научни инструменти за сондата Europa Clipper, която ще се отправи към ледената луна Европа – спътник на Юпитер – и ще оцени годността на подледния ѝ океан за зараждане и съществуване на живот.

Както се шегува Грънсфелд, НАСА не се надява да намери живот или неговите следи на Европа, Енцелад, Титан или други спътници на планетите гиганти в Слънчевата система, тъй като това ще означава, че животът много лесно се заражда и толкова лесно изчезва от лицата на планетите.

Както подчертават планетолозите, откриването на живот в подледния океан на Европа няма да повлияе много на тяхното търсене, тъй като следите от жизнена дейност на планети, отдалечени от нас на десетки и светлинни години, ще бъде невъзможно да се забележат на практика.