Что если у одной из ближайших к нам звезд есть планета, похожая на Землю?

На расстоянии чуть более четырех световых лет находятся ближайшие соседние звезды нашей Солнечной системы. Это красный карлик Проксима Центавра на расстоянии 4,2 световых лет и, чуть дальше, на расстоянии 4,37 световых лет, бинарная система звезд, похожих на Солнце - Альфа Центавра AB.

Мы пока не знаем, есть ли на орбите этой двойной системы миры, похожие на Землю. Такие экзопланеты просто слишком сложны для обнаружения с помощью нашей нынешней технологии. Но если такая планета существует, то теперь мы лучше представляем, какой она может быть, благодаря исследованию, проведенному под руководством планетолога Хайяна Ванга из ETH Zürich в Швейцарии.

Международная команда изучила химический состав двух звезд - Ригила Кентавра и Толимана - и использовала его, чтобы сделать вывод о химическом составе гипотетического скалистого мира в пригодной для жизни зоне бинарной системы.

"Мы представляем анализ основного состава планет, интерьеров и (ранних) атмосфер для модели планеты размером с Землю в пригодной для жизни зоне Альфа Центавра AB", - пишут исследователи в своей статье.

"Детальный анализ предлагает новый подход к исследованию того, что мы можем ожидать для планет земного размера в пригодных для жизни зонах в солнечной окрестности".

Эти характеристики каменистых экзопланет жизненно важны для понимания их долгосрочной эволюции и потенциальной обитаемости. На основании наблюдений за скалистыми объектами в Солнечной системе и других планетных системах мы знаем, что минеральный состав скалистых миров отражается в минеральном составе их звезд-хозяев.

Поскольку Альфа Центавра AB находится так близко, у нас есть много информации о ее химическом составе, полученной из спектров. Поскольку различные элементы в звезде поглощают и переизлучают свет, они могут создавать темные (поглощение) и яркие (испускание) особенности в спектре света, который попадает в наши телескопы. Эти особенности можно использовать для определения химического состава.

Из спектрального анализа мы знаем, что в Ригиле Кентавра и Толимане присутствуют камнеобразующие элементы, такие как магний, кремний и железо, а также быстро испаряющиеся летучие вещества, такие как углерод и кислород.

Наши спектральные анализы даже показывают приблизительное количество каждого элемента, что полезно для экстраполяции гипотетических скалистых миров в обитаемой зоне - "умеренном" расстоянии от звезды, которое не является ни слишком горячим, ни слишком холодным для наличия жидкой воды на поверхности".

Исследователи назвали свой гипотетический мир "α-Cen-Earth" и определили, что его минеральный состав и структура, вероятно, очень похожи на земные. Это включает в себя каменистую мантию с емкостью для хранения воды, аналогичной земной, с преобладанием силикатных минералов, но также содержащую значительную долю углеродсодержащих минералов, таких как алмаз и графит.

Эта экзопланета также может иметь несколько большее железное ядро, чем у Земли, с меньшей геологической активностью и, возможно, без тектоники плит, что может сделать ее более похожей на Венеру. Это может повлиять на ее потенциальную пригодность для обитания.

Пока все хорошо. Но становится немного сложнее делать выводы об атмосфере экзопланет на основе звездного состава, поскольку связь между ними гораздо менее устойчива для воздушных летучих веществ.

Однако Ванг потратил последние несколько лет на разработку и совершенствование количественной модели, которая связывает состав звезд, похожих на Солнце, с составом их экзопланет, как для тугоплавких, так и для летучих элементов.

Это позволило команде построить атмосферу α-Цен-Земли; интересно, что в ранние годы существования экзопланеты ее атмосфера была бы очень похожа на атмосферу ранней Земли, в эоне Археона, в котором возникла жизнь. В этой исторической атмосфере, согласно расчетам команды, преобладали бы метан, углекислый газ и вода.

Если такой мир действительно существует, он может дать подсказки относительно будущего Земли. Альфа Центавра AB примерно на 1,5-2 миллиарда лет старше Солнца, а это значит, что любые экзопланеты, расположенные на Ригиле Кентавра и Толимане, также будут старше. И у нас есть все шансы обнаружить такие гипотетические миры в самое ближайшее время.

Наши методы и технологии обнаружения экзопланет становятся все более чувствительными - скоро астрономы смогут обнаружить множество небольших экзопланет, которые находятся на большом расстоянии от своих звезд (как Земля) и до сих пор ускользали от нас.

Ригил Кентавра и Толиман, с нашей точки зрения, будут все больше отдаляться друг от друга на своей орбите, начиная с этого года. Это разделение, которое продлится примерно до 2035 года, будет означать, что свет от звезд будет меньше мешать наблюдениям за экзопланетами.

Ученые уже предварительно обнаружили относительно небольшую экзопланету размером от 3,3 до 7 раз больше Земли, вращающуюся вокруг Ригила Кентавра. Мы с нетерпением ждем возможности увидеть, что еще может висеть вокруг ближайших к Земле звезд.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.