Poza Układem Słonecznym zidentyfikowano ok. tysiąca planet. Osiem z nich przypomina Ziemię – podaje NASA. Zwłaszcza jedna z nich szczególnie przypomina naszą – mowa o Kepler-186b. Oddalona od Ziemi o 475 lat świetlnych, tzw. czerwonego karła (gwiazdę o rozmiarach mniejszych niż Słońce) okrąża w 35 dni. Jej powierzchnia jest prawdopodobnie skalista. I o 12 proc. większa od powierzchni Ziemi. Panuje na niej też podobna temperatura (0–60 stopni Celsjusza). A czy jest na niej życie?
Do tej pory sądzono, że najbliższą Ziemi jest planeta Kepler-186f. Poniższy tekst ukazał się w POLITYCE w kwietniu 2014 r.
*
Planeta oznaczona symbolem Kepler-186f ma promień równy 1,1 promienia Ziemi – jest więc tylko trochę od Ziemi większa – i okrąża swoją macierzystą gwiazdę co 130 dni. Oznacza to, że od tej gwiazdy – w tym przypadku czerwonego karła, którego promień stanowi 0,47 promienia Słońca, dzieli ją istotnie mniejsza odległość niż ta, w jakiej Ziemia krąży wokół Słońca.
Uczeni uznają jednak, że Kepler-186f porusza się w tzw. strefie ekologicznej, czyli przestrzeni, w której nie jest ani zbyt gorąco, ani też zbyt zimno dla życia, jakie znamy. W naszym Układzie Słonecznym przestrzeń ta rozpościera się między orbitami Wenus i Marsa; Ziemia jest więc niemal w środku tej strefy. Szerokość życiowej strefy „eko” zależy od wielkości gwiazdy. Większe gwiazdy najliczniejszej gwiezdnej populacji, czyli tzw. karłów (tylko wokół nich może narodzić się życie, ponieważ jedynie karły istnieją odpowiednio długo), mają strefy dość szerokie. Przykładem takiej gwiazdy jest nasze Słońce, będące tzw. żółtym karłem. Gwiazdy mniejsze od Słońca, czyli czerwone i pomarańczowe karły, mają węższe strefy ekologiczne. Wokół gwiazd większych od Słońca życie nie miało dość czasu i warunków, by powstać.
Badacze szacują, że strefy ekologiczne pozwalają, by temperatura powierzchni planet wahała się między -70 a 80 st. C; dotyczy to zarówno Układu Słonecznego, jak i innych układów. W rezultacie na egzoplanetach (czyli planetach spoza naszego Układu Słonecznego) teoretycznie może istnieć woda w stanie płynnym. Z kolei woda, w myśl obecnej wiedzy, oczywiście sprzyjałaby powstaniu życia, uważa się bowiem, że życie – niezależnie od tego, czy powstało na Ziemi, czy zostało na Ziemię przyniesione przez komety i asteroidy – wymagało jej istnienia i to zarówno podczas narodzin, jak i potem – na kolejnych szczeblach rozwoju. Ponieważ tak było w przypadku życia ziemskiego, uważa się, że inne „życia” mogłyby powstawać podobnie.
Czy na planecie Kepler-186f szumią lasy, płyną rzeki, wieją wiatry i padają deszcze? Tego być może nigdy się nie dowiemy. Wiadomo, że jest ona piątą, najdalej orbitującą planetą w całym układzie Kepler-186. Pozostałe cztery planety (b, c, d oraz e), też porównywalne rozmiarami z Ziemią, okrążają swojego czerwonego karła bardzo blisko, bliżej niż Merkury nasze Słońce.
– Nie znamy masy planety i można jedynie szacować, że w zależności od tego, z czego Kepler-186f jest zbudowany, może ona wynosić od 0,3 do 4 mas Ziemi – wyjaśnia prof. Maciej Konacki z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Toruniu, zajmujący się poszukiwaniem planet. – Zakłada się jedynie, że gdyby ta egzoplaneta miała skład podobny do ziemskiego, jej masa wynosiłaby mniej więcej półtorej masy Ziemi. By zbadać dokładnie wartość masy, potrzebne są jednak dodatkowe obserwacje prędkości radialnej gwiazdy. Podobnie ma się rzecz ze spekulacjami dotyczącymi możliwości istnienia na Keplerze-186f wody w stanie płynnym. A do istnienia wody w stanie płynnym na planecie niezbędna jest atmosfera. O tym także na razie nic nie wiadomo.
Niespodzianek będzie więcej
Identyfikacja planety Kepler-186f to jeden z prezentów, które od pięciu lat uczeni dostawali od kosmicznego teleskopu Keplera, wyspecjalizowanego w odkrywaniu obcych planet krążących wokół gwiazd naszej Galaktyki. Teleskop badał 150 tys. gwiazd na pograniczu gwiazdozbiorów Lutni oraz Łabędzia i odkrył przed uczonymi zupełnie nowy świat.
Okazało się, że planet jest znacznie więcej niż gwiazd, a tych ostatnich tylko w naszej Galaktyce jest ok. 400 mld. Teleskop Keplera, umieszczony w 2009 r. na orbicie heliocentrycznej, zaprzestał, niestety, swoich niezwykłych obserwacji w październiku ubiegłego roku na skutek usterek układów żyroskopowych – jednak danych zebrał tak dużo, że będą analizowane przez kilka najbliższych lat i zapewne kryją w sobie wiele niespodzianek. Badacze nieba zgodnie uważają, że misja teleskopu Keplera okazała się wręcz nie do przecenienia. To jedno z najbardziej udanych i najważniejszych przedsięwzięć w historii badań kosmosu.
– Znalezienie Keplera-186f uważam za doniosłe odkrycie – mówi prof. Maciej Konacki. – W naszej Galaktyce jest kilka lub kilkanaście miliardów planet podobnych do Ziemi lub nawet identycznych. Trudno sobie wyobrazić, by na którejś z nich nie powstały warunki dogodne dla istnienia życia i samo życie. Jeszcze 10 lat temu żaden poważny badacz nie odważyłby się postawić takiej tezy. Dzisiaj stawiają ją wszyscy.
Planeta Kepler-186f znajduje się w konstelacji Łabędzia, w odległości 490 lat świetlnych. Nie jest bliźniaczą Ziemią, to raczej jej daleka kuzynka. Odróżnia ją głównie to, że krąży wokół gwiazdy zimniejszej i mniejszej od Słońca. Jest jednak pierwszą prawdopodobnie skalistą planetą o rozmiarach bardzo zbliżonych do Ziemi, która orbituje w strefie ekologicznej. Mimo że teleskop Keplera odkrył prawie 1700 planet krążących wokół ponad tysiąca gwiazd, dotąd na taką nie trafił.
Gdzie da się żyć
Obce planety odkrywane są obecnie głównie tzw. metodą tranzytową. Gdy planeta towarzysząca gwieździe przesuwa się na tle jej tarczy, wywołuje jej okresowe pociemnienie. Analizując intensywność i czas pociemnienia, można obliczyć promień planety i okres jej obiegu. W takich badaniach specjalizował się teleskop Keplera i to on wykrywał 95 proc. wszystkich obcych planet. Jednak żeby oszacować np. masę planety oraz zidentyfikować, czy ma atmosferę, potrzebne są dodatkowe, dość skomplikowane pomiary i obserwacje. Egzoplanet nie widać – są zbyt daleko, świecą zbyt słabo (wyłącznie światłem odbitym od gwiazdy) i są zbyt małe, by można je było wypatrzyć nawet najsilniejszymi teleskopami.
Zdecydowana większość spośród ok. 1700 odkrytych przez teleskop Keplera planet w niczym nie przypomina Ziemi. Są to zwykle planety znacznie od Ziemi większe i bardzo często orbitują wokół swoich gwiazd zbyt blisko, by znaleźć się w strefie ekologicznej.
Teleskop Keplera odkrywał też planety o rozmiarach Ziemi lub nawet mniejsze, na przykład znaleziona w Lutni w 2011 r. egzoplaneta Kepler-20f ma promień równy 1,034 promienia Ziemi (a jej sąsiadka Kepler-20e jest mniejsza od Wenus), ale okrąża swoją gwiazdę podobną do Słońca w 19 dni. Jest więc zdecydowanie zbyt blisko. Niektóre z odkrywanych obcych planet nawet orbitują w strefach ekologicznych, na przykład dwie ostatnie egzoplanety z układu Kepler-62 zidentyfikowanego w 2013 r. Są jednak sporo większe i masywniejsze od Ziemi. Takie planety z kolei mają (jeśli w ogóle) najczęściej grube i gęste atmosfery, więc ciśnienie na ich powierzchniach byłoby zbyt duże dla znanych nam organizmów. By planeta mogła stać się kolebką życia, musi być spełnione wiele rozmaitych warunków.
Mimo to takich planet mogą być miliardy. Znawcy zagadnienia szacują, że aż 17 proc. gwiazd naszej Galaktyki ma planetę lub planety typu ziemskiego. Pytanie – ile z nich krąży w strefie ekologicznej? Na podstawie zebranych przez teleskop danych uczeni obliczają, że jedna na pięć gwiazd porównywalnych ze Słońcem (chodzi o gwiazdy typu żółty karzeł) ma chociaż jedną planetę typu ziemskiego, czyli o porównywalnej masie, rozmiarach i temperaturze. Żółtych karłów jest w naszej Galaktyce ok. 7 proc., czyli w przybliżeniu 30 mld. Jest czego szukać.