Другие планеты

Честно говоря, высокая активность обсуждения первого поста стала некоторой неожиданностью. Приятной неожиданностью, чего уж там. Неподдельный интерес, большое количество конструктивных замечаний и дополнений, самые разные точки зрения относительно затронутых в том посте вопросов показали, что сообществу Хабра действительно близки подобные темы. Поэтому я решил продолжить «космическое» направление в данном блоге сегодняшней статьёй.

Почти в каждом фантастическом фильме, действие которого происходит в далёком космосе, нам так или иначе показывают, как выглядят другие планеты. Увы, эти разнообразные и живописные картинки являются плодом воображения художников и дизайнеров. До недавнего времени человечество не имело возможности не то что бы рассмотреть детали, а хотя бы понять общий цвет планет, вращающихся в других звёздных системах. Проблема заключается в том, что даже самые совершенные телескопы, расположенные на орбитах вокруг Земли и не подверженные искажениям, вносимым её атмосферой, не способны дать достаточно детальное изображение экзопланет (так обозначается любая планета за пределами Солнечной системы). Это связано с тем, что по сравнению со звёздами планеты имеют катастрофически маленькую яркость и физически во много раз меньше.

Из-за того, что звёзды просто затмевают своим светом вращающиеся вокруг них планеты, сам факт наличия этих планет учёные обычно определяют по косвенным признакам. Например, по кратковременным слабым изменениям в спектральном составе звезды, когда планета проходит между своим светилом и наблюдателями.

В 63 световых годах от старушки Земли, в созвездии Лисичка (Vulpecula) расположена небольшая звезда примерно на ¼ меньше Солнца, с милым названием HD 189773. Вокруг неё вращается газовая планета, обнаруженная в 2007 году и названная столь же остроумно: HD 189773b. Её существование как раз и обнаружили благодаря прохождению на фоне диска звезды. Являясь одной из ближайших к нам известных экзопланет, HD 189773b заслужила честь первой предстать, так сказать, в своём истинном виде. Такие газовые планеты, сравнимые по размерам с Юпитером и вращающиеся на достаточно небольшом расстоянии от своих звёзд, астрономы прозвали горячими Юпитерами. По оценкам учёных, планеты такого типа должны быть довольно распространены во Вселенной.

Для определения цвета планеты, астрономам пришлось сначала отделить мух от котлет очистить спектр отражённого планетой света от спектра самой звезды. Для этого с помощью спектрографа орбитального телескопа Хаббл (Hubble) просканировали данную звёздную систему до, во время и после прохождения планеты на фоне звезды. Это стало возможным благодаря удачному расположению плоскости орбиты. Яркость свечения HD 189773b составляет примерно 0,0001 от яркости её родительской звезды. Проанализировав спектральный состав излучения в этих трёх случаях и альбедо планеты, учёные выяснили, что HD 189773b имеет лазурно-голубой цвет. Чем-то она похожа из космоса на Бледную голубую точку. Однако на этом сходство кончается. В нашем с вами случае голубой цвет обусловлен наличием воды в атмосфере и на поверхности планеты. По контрасту с уютной Землёй, HD 189773b можно назвать одним из филиалов ада. Посудите сами:

• Планета представляет собой газовый гигант наподобие нашего Юпитера.
• Из-за близости к своей звезде, температура на поверхности HD 189773b составляет 1000 градусов Цельсия, а разница температур между дневной и ночной сторонами достигает 260 градусов.
• Плотная туманная атмосфера толщиной около 1000 км (атмосфера Земли имеет толщину 120 км) бурлит огромными турбулентностями с ветрами, дующими со скоростью 7000 км/час. Для сравнения, самый мощный зарегистрированный тайфун в истории человечества — Тип 1979 —достигал скорости 300 км/час.
• Сам туман, заполняющий атмосферу планеты, состоит из мельчайших (менее 0,001 мм) частиц железа, соединений кремния, а также оксида алюминия, из которого на Земле состоят сапфиры.
• Всё это подвергается мощнейшему потоку ультрафиолета, который в 20 раз превышает «земной» уровень. А рентгеновское излучение, падающее на HD 189773b, в 3 миллиона (!) раз выше, чем на Земле.

Так вот, возвращаясь к теме статьи, голубой цвет эта милая планета имеет как раз благодаря тому, что её атмосфера наполнена пылью из соединений кремния, то есть — стекла. Кстати, весь этот ужас должен, по оценкам учёных, скрашиваться красивыми багровыми закатами…

А кто ещё?

Увы, пока что это первое и единственное исследование подобного рода. Несмотря на то, что астрономам сейчас известно немногим менее 900 экзопланет, цвета их нам пока неизвестны. Тому есть разные причины, среди которых ограниченные возможности приборов наблюдения не всегда играют главную роль. Возьмём, например, ближайшую к нам звёздную систему — Альфа Центавра. Она расположена всего лишь в 4,4 световых годах от Солнца, а не в 63, как HD 189773. Благодаря своей близости к нам и достаточной яркости, Альфа Центавра испокон веков была объектом наблюдения астрономов. Но лишь в прошлом году в этой звёздной системе обнаружили планету. Оказывается, всё это время её было невозможно обнаружить по причине того, что она расположена слишком близко к своей звезде. В результате излучение звезды настолько превышает интенсивность отражённого планетой света, что для её обнаружения потребовалось 4 года непрерывных наблюдений с помощью спектрографа HARPS, специально созданного для тончайших измерений с целью поиска экзопланет. Близость к звезде также является причиной того, что температура на поверхности этой планеты достигает 1200 градусов Цельсия.

Сегодня наши сведения об экзопланетах крайне ничтожны. Количество звёзд в одной только нашей галактике Млечный Путь приблизительно оценивается в 100-400 миллиардов. Последние исследования говорят о том, что средняя температура по больнице в среднем на одну звезду приходится 1,6 планеты, так что потенциально в Млечном Пути имеется примерно 500 миллиардов планет. Правда, как видно из двух приведённых выше примеров, далеко не все планеты «одинаково полезны» с практической точки зрения. Сегодня считается, что количество потенциально пригодных для обитания планет в нашей галактике может достигать 17 миллиардов (в этом месте все уфологи дружно выдыхают).

Солнечная система

Надо сказать, что установить причину, по которой небесное тело имеет тот или иной цвет, удаётся далеко не всегда. За примерами вовсе не нужно обращаться в другие созвездия: учёные до сих пор не могут однозначно сказать, почему Юпитер и Венера имеют именно такую окраску.

Конечно, учёные выдвинули ряд гипотез, но состав облачности, закрывающей всю площадь Венеры, не известен до сих пор, даже несмотря на уникальную советскую программу исследования этой планеты. Происхождение цветов остальных планет в Солнечной системе учёным в целом неплохо известно. Пожалуй, эстетически наиболее интересными можно назвать Марс и Нептун. И если внешность «красной планеты» стала уже заезженным штампом, то самая дальняя планета не зря получила имя бога морей: ультрамариновый цвет планете дают, в основном, пары метана во внешних слоях атмосферы.

Земля в иллюминаторе

Поскольку мы всё ещё формально одиноки во Вселенной, единственным сегодня небесным телом, цвет которого определяется не только химическим составом атмосферы и поверхности, является Земля. В немалой степени красоту нашему дому придаёт зелёный цвет растительности. Почти четверть площади нашей планеты покрывает Царство Хлорофилла. Значение его для нас и всей нашей планеты известно каждому. Учитывая бесконтрольный рост населения, перед человечеством всё больше начинают маячить нехватка не нефти и газа, а еды и питьевой воды. И самые людные места на планете, Африка, Индия и Китай, оказываются совсем в незавидном положении. Войны будущего, вероятно, назовут «водяными» войнами. Но это тема для совсем другой статьи.