Всего в 90 световых годах от Солнечной системы обнаружена планета размером с Землю, на которой, теоретически, могла бы существовать жизнь. LP 791-18d нашли благодаря наземным наблюдениям и космическим исследованиям, проводившимся с помощью телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), а также ныне не функционирующего телескопа «Спитцер».

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

LP 791-18d находится на орбите красного карлика в созвездии Кратера в южном небесном полушарии. Наблюдая за орбитой планеты, учёные установили, что LP 791-18d лишь немногим больше и массивнее Земли. При этом она приливно заблокирована — это означает, что одной стороной она всегда направлена к своей звезде. На этой стороне слишком жарко, чтобы там оставалась вода на поверхности, но большая вулканическая активность может привести к существованию на планеты атмосферы, благодаря чему вода может конденсироваться за пределами освещённой зоны — на тёмной стороне.

По данным исследователей, лишь немногие из обнаруженных сегодня экзопланет, как считается, могли бы поддерживать жизнь. Открытие LP 791-18d даёт ещё одну надежду на то, что мечта об обнаружении жизни за пределами Земли рано или поздно осуществится.

LP 791-18d находится на «внутреннем крае» обитаемой зоны или т.н. «зоны Златовласки», в которой не слишком жарко и не слишком холодно для того, чтобы вода в жидком виде могла существовать на поверхности. До открытия LP 791-18d астрономы знали о существовании в той же звёздной системе ещё одной планеты — LP 791-18c, более массивной и крупной.

Когда LP 791-18c проходит близко от LP 791-18d, на последнюю оказывается значительное гравитационное воздействие, из-за чего её орбита является эллиптической. Гравитационное воздействие также слегка деформирует саму планету LP 791-18d, из-за чего на ней наблюдается высокая вулканическая активность. Схожие процессы происходят на одной из лун Юпитера — Ио.

Исследователи уже получили одобрение на изучение атмосферы LP 791-18c с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», благодаря которому можно будет больше узнать о планете. Теперь они надеются добавить в очередь на исследование и LP 791-18d. Благодаря более подробным исследованиям можно будет больше узнать о питаемой вулканическими выбросами атмосфере, а будущие открытия помогут понять, как ингредиенты жизни могут появиться на планетах, отличных от Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Новые наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» показали, что скалистая планета, вращающаяся вокруг красного карлика TRAPPIST-1, вероятнее всего, не имеет никакой атмосферы. Это лишает учёных надежды на то, что на планете TRAPPIST-1b может обнаружиться биологическая жизнь. Впрочем, в системе имеется ещё шесть землеподобных планет для изучения.

Источник изображения: NASA

Астрономы использовали камеру среднего инфракрасного диапазона Mid-Infrared Instrument (MIRI) телескопа «Джеймс Уэбб» для измерения температуры на планете. Из семи планет системы TRAPPIST-1, планета TRAPPIST-1b размером в 1,4 раза больше Земли, находится ближе всего к местному светилу. Измерения показали, что дневная температура на планете составляет 230 градусов по Цельсию. По мнению астрономов, наличие атмосферы маловероятно, поскольку следов перераспределения света атмосферой или его поглощения углекислым газом или другими веществами не обнаружено. В NASA заявили, что рассчитывали на другие результаты. Некоторые исследователи прогнозировали наличие плотной атмосферы.

Расстояние между TRAPPIST-1b и звездой составляет всего 1/100 от расстояния, разделяющего Землю и Солнце, планета в 40 раз ближе к звезде, чем Меркурий к нашему светилу. Хотя красный карлик светит далеко не так ярко, как Солнце, планета получает вчетверо больше звёздного света, чем Земля. Другими словами, астрономы всерьёз не рассчитывали на наличие жизни ещё до того, как выяснилось, что атмосфера здесь отсутствует. Впрочем, в любом случае речь идёт о большом научном прорыве, поскольку «Джеймс Уэбб» доказал возможность получения подробной информации о столь отдалённом объекте.

Известно, что в системе TRAPPIST-1 имеются как минимум три планеты, имеющие условия для существования воды в жидком виде и в теории способные служить прибежищем для жизни: TRAPPIST-1e, 1f и 1g.

Источник изображения: NASA

TRAPPIST-1 чрезвычайно популярна среди учёных — эта система за исключением Солнечной является самой исследованной по версии NASA. Звезда расположена в 40 световых годах от Солнца. Размер красных карликов подобного типа составляет всего от 0,08 до 0,6 от солнечного, это самый распространённый тип звёзд в Млечном пути. По словам учёных, в нашей галактике находится примерно в 10 раз больше таких звёзд, чем солнцеподобных. При этом 95 % скалистых планет земного размера в Млечном пути, вероятно, вращаются именно вокруг звёзд вроде TRAPPIST-1, поэтому изучение этой звёздной системы может помочь учёным понять, на каких объектах лучшие условия для возникновения жизни.

Предыдущие наблюдения с помощью телескопа «Хаббл» и отправившегося на покой телескопа «Спитцер» не обнаружили следов атмосфер на всех планетах звёздной системы. Тем не менее, учёные не исключают возможности, что на TRAPPIST-1b всё-таки существует очень тонкая атмосфера, которая может отличаться от атмосфер планет Солнечной системы. В июне запланированы новые наблюдения, внимание будет уделяться излучению с другими длинами волн, предлагается наблюдать за большей частью орбиты планеты. Не исключено, что это поможет открыть новые типы атмосферы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Во многих местах, куда в обозримом будущем NASA намерена отправлять пилотируемые и беспилотные миссии, присутствует атмосфера — даже самая разреженная способна оказать разрушительное воздействие на спускаемые аппараты. Поэтому, например, при высадке на Марс использовалась тепловая защита для посадочных модулей. NASA намерена сделать её намного эффективнее — в ноябре она готовится протестировать надувную версию защиты в ходе эксперимента Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator (LOFTID).

Источник изображения: NASA

Поскольку учёные отправляют всё большие грузы во всё более удалённые участки космоса, разработка соответствующих конкретным требованиям вариантов тепловой защиты становится всё более сложной. Так, для выполнения миссий на Марсе, Венере или Титане обязательно потребуется «щит» при входе в атмосферу — кинетическая энергия в ходе снижения преобразуется в тепловую. То же самое касается возвращения космических аппаратов на Землю. Размеры используемых сегодня оболочек ограничены относительно небольшими габаритами ракет, но надувная защита может оказаться намного эффективнее.

LOFTID использует тепловой щит намного большей площади, чем те, что используются в современных ракетах. Новинка будет достигать 6 метров в диаметре. В NASA считают, что подобная разработка подойдёт как для пилотируемых, так и для беспилотных миссий, а также окажется незаменимой при посадке на Марс. Дело в том, что атмосфера Красной планеты достаточно плотная, чтобы вызвать значительный нагрев техники во время посадки, но чересчур разреженная для того, чтобы существенно замедлить её падение. Именно поэтому для мягкой посадки марсоходов Perseverance и Curiosity использовались ракетные двигатели. При этом большая площадь защиты в варианте LOFTID способна обеспечить большее сопротивление при движении посадочного модуля к цели.

В NASA также считают, что будущие версии технологии на основе LOFTID позволят снизить цену выполнения околоземных космических миссий. Например, надувной щит весит относительно немного, но при этом может использоваться для безопасного приземления многоразовых компонентов ракет вроде United Launch Alliance (ULA) Vulcan.

Прототип полетит на борту ракеты ULA Atlas V уже 9 ноября. Это не основной груз миссии, но, возможно, не менее важный, чем погодный спутник Joint Polar Surveyor System-2 (JPSS-2). Вариант LOFTID будет развёрнут на орбите и войдёт в атмосферу. За состоянием модуля будет наблюдать NASA, каждые 20 секунд получая сигнал о состоянии блока. Ещё до посадки на воду надувной щит отстрелит модуль с записями всех необходимых данных, а после этого приводнится при поддержке парашюта.

Учёные из Европы и Чили впервые зарегистрировали присутствие паров бария в атмосфере экзопланеты — они обнаружились у объектов WASP-76b и WASP-121b. Теперь это самый тяжёлый элемент, следы которого были обнаружены в газовых оболочках миров за пределами Солнечной системы, говорится в заявлении Европейской южной обсерватории (ESO).

Экзопланета WASP-76b. Источник изображения: wikipedia.org

Из всех открытых на сегодняшний день экзопланет так называемые горячие юпитеры составляют большинство — это газовые гиганты, находящиеся на крайне небольших расстояниях от своих звёзд, в разы ближе, чем от Солнца удалён Меркурий. Из-за такого соседства атмосферы этих планет раскаляются до 1000–1300 К или даже 2500 К на «солнечной» стороне, как в случае с WASP-76b и WASP-121b. При столь высоких температурах подобные экзопланеты часто демонстрируют немыслимые по земным меркам составы: атмосферы из газообразных металлов и горных пород, облака из свинца и стекла, а также дожди из алмазов, рубинов, сапфиров и других драгоценных каменей в верхних слоях атмосферы.

Атмосферы некоторых горячих юпитеров, установили учёные, часто содержат не только относительно лёгкие углерод и железо, но и значительно более тяжёлые элементы — как теперь выяснилось, в том числе и барий, чья атомная масса в 2,5 раза превышает аналогичный показатель железа. Авторы исследования отмечают, что при температуре 2500 К на «солнечной» стороне на этих экзопланетах постоянно идут железные дожди, а атмосферы, помимо бария, содержат такие элементы как литий, магний, хром, ванадий, кобальт и стронций — эти элементы имеют высокие температуры плавления и кипения, 1600–3200 К.

Учёные отмечают, что пока не могут объяснить присутствие паров бария в верхних слоях атмосферы этих планет. Они лишь могут предположить, что экзопланеты являются ещё более экзотическими, чем считалось ранее.

У добровольных помощников учёных появилась возможность оказать содействие NASA в исследовании облаков Красной планеты. Подать заявку на помощь проекту можно с помощью платформы Zooniverse, при посредничестве которой желающие могут принять посильное участие в настоящей научной работе.

Облака на Марсе, 2021 год //Источник изображения: NASA

Проект с кодовым названием Cloudspotting on Mars (наблюдение за облаками на Марсе) приглашает людей для просмотра снимков, сделанных за 16 лет зондом Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), расположенным на марсианской орбите с 2006 года. По данным представителей Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, информация, полученная от волонтёров, может помочь исследователям выяснить, почему плотность местной атмосферы составляет всего 1 % от плотности земной, хотя имеется достаточно свидетельств того, что раньше она была далеко не столь разреженной.

На инфракрасных снимках, сделанных MRO с помощью инструмента Mars Climate Sounder, можно увидеть и фотографии местных облаков. Ранее учёным приходилось просматривать тысячи снимков самостоятельно, на что у них отсутствовали достаточные ресурсы.

Хотя Земля и Марс имеют облака схожих типов, состоящие из водяного льда, на Красной планете имеются и облака из сухого льда, представляющего собой замёрзший углекислый газ. Сортировка облаков очень поможет учёным получить более полное представление об атмосфере Марса на высоте 50-80 км над поверхностью планеты, и о том, как формируются марсианские облака — особенно водяные и каким образом они испаряются в атмосфере в разные сезоны.

Не менее важно то, что проект способен помочь понять, как именно Марс потерял свою атмосферу. Не исключено, что причиной этого стала атмосферная эрозия. Одна из теорий предполагает, что различные природные механизмы способствуют подъёму облаков в верхние слои атмосферы, где солнечная радиация расщепляет воду на водород и кислород. В результате чересчур лёгкий водород под воздействием солнечной радиации уходит в космос.

Помимо зонда MRO, изучение местных атмосферных феноменов осуществляется и в рамках ещё одной миссии NASA — MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution).

Специалисты Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва завершили разработку наноспутника SamSat-ION («СамСат-ИОН»). Этот небольшой космический аппарат спроектирован для изучения ионосферы Земли.

Источник изображений: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Ионосфера — это область атмосферы, выполняющая функцию защитного экрана от космических ионизирующих излучений, в значительной части приходящих от Солнца. От состояния ионосферы напрямую зависит качество радиосвязи, что важно, в частности, для навигации судов и авиации.

Спутник SamSat-ION имеет уникальную конструкцию. На его борту находятся навигационный приёмник, выносной магнитометр на штанге оригинальной конструкции и датчик параметров плазмы.

«Находясь на орбите, этот космический аппарат будет получать научные данные, необходимые учёным при исследовании волновых процессов в плазме по траектории своего полёта и проведении томографии верхней ионосферы. Оперативные данные о состоянии ионосферы крайне важны в таких отраслях, как спутниковая связь, навигация, метеорология, особенно это актуально для полярных и приполярных регионов, где возмущения ионосферы от солнечной активности велики», — говорится в сообщении.

Наземные тесты SamSat-ION должны пройти на базе Центра испытаний и отработки наноспутников Самарского университета. Аппарату предстоит выдержать имитацию условий пребывания на орбите в термовакуумной камере, имитацию условий активного участка выведения на орбиту ракетой-носителем на вибродинамическом стенде и пр.

Аппарат планируется вывести на солнечную синхронную орбиту высотой около 550 км. По предварительным расчётам, срок существования спутника может составить до 19 лет.

В ходе полёта в качестве дополнительного эксперимента на борту наноспутника будет проверена возможность томографии ионосферы по сигналам российской спутниковой системы навигации ГЛОНАСС.

В ходе нового исследования атмосферы экзопланеты WASP-121 b, также известной как «горячий Юпитер», учёные выяснили, что она содержит облака из металлов, а также там могут идти дожди из рубинов или сапфиров в жидком состоянии.

Источник изображения: Patricia Klein/MPIA

Экзопланета WASP-121 b, газовый гигант, находящийся на расстоянии 880 световых лет от Земли, был обнаружен в 2015 году. Она имеет ряд сходств с Юпитером, однако находится гораздо ближе к своей звезде, и потому куда более горячая. В новом исследовании учёные с помощью космического телескопа «Хаббл» впервые провели детальный анализ атмосферы на более прохладной ночной стороне экзопланеты. Выяснилось, что она обладает рядом уникальных качеств, включая металлические облака и дождь из жидких драгоценных камней.

WASP-121 b заблокирована приливами, а это означает, что одна её сторона всегда обращена к звезде. На этой стороне планеты металлы и минералы испаряются. По данным исследований, верхние слои атмосферы на дневной стороне WASP-121 b могут нагреваться до 3000 градусов по шкале Цельсия. Из-за этого вода в атмосфере светится, а молекулы разрушаются.

Исследователи выяснили, что на ночной стороне планеты температура снижается вдвое. Эта разница в температуре заставляет сильные ветры дуть с запада на восток вокруг планеты, увлекая воду с дневной на ночную сторону. Когда молекулы воды распадаются на атомы водорода и кислорода под воздействием тепла на дневной стороне, относительно низкие температуры на ночной стороне рекомбинируют атомы в водяной пар. Эта вода переносится ветрами обратно на дневную сторону, где снова распадается на атомы. Температура на ночной стороне никогда не бывает достаточно низкой для образования водяных облаков. Вместо этого образуются металлические облака.

Предыдущие данные «Хаббла» показали признаки наличия металлов, таких как железо, магний, хром и ванадий в виде газов на дневной стороне планеты. Согласно свежим данным, на ночной стороне WASP-121 b становится достаточно холодно, чтобы эти металлы конденсировались в облака. Точно так же, как и в случае с водяным паром, сильные ветры переносят эти облака на дневную сторону планеты, где они испаряются.

Источник изображения: Wikipedia

Металлические облака — не единственное странное явление, которое исследователи заметили на горячем двойнике Юпитера. Они также нашли доказательства возможных дождей в виде жидких драгоценных камней.

Учёных удивило, что среди металлов, обнаруженных ими в атмосфере планеты, не было ни алюминия, ни титана. Они считают, что это может объясняться тем, что металлы конденсируются и выпадают в нижние уровни атмосферы планеты за пределами наблюдений. Этот металлический пар, сконденсировавшийся в металлический дождь, привёл бы к тому, что алюминий конденсировался вместе с кислородом, образуя корунд. По словам учёных, это металлическое соединение, которое при загрязнении другими металлами, найдеными в атмосфере планеты, образует рубины или сапфиры.

«Очень интересно изучать такие планеты, как WASP-121 b, которые сильно отличаются от планет в нашей Солнечной системе, потому что они позволяют нам увидеть, как ведет себя атмосфера в экстремальных условиях», — сказала Джоанна Барстоу (Joanna Barstow), исследователь из Открытого университета в Великобритании.

Исследователи заявляют, что в будущем собираются наблюдать за WASP-121 b с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», чтобы лучше понять эту планету.