Несмотря на понимание общего принципа формирования планет из протопланетных дисков, большинство деталей человечество не знает. Ответ скрывается во Вселенной. Наблюдая за тысячами протопланетных дисков, можно узнать об их поведении на разных отрезках эволюции. Первым шагом в таких исследованиях стало наблюдение приборами «Джеймса Уэбба» за протопланетным диском звезды TCha, от которого впервые был зарегистрирован ветер — поток частиц и газа.

Художественное представление о ветре из протопланетного диска. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

Впервые линию неона в спектре потока частиц от протопланетного диска ещё в 2007 году обнаружил телескоп «Спитцер». Появление «Уэбба» побудило учёных ещё раз взглянуть на протопланетный диск TCha. Наблюдение помогло выявить ещё три линии, относящиеся к истечению из диска вещества. На этот раз был определён аргон. Оставался вопрос, что побуждает газ покидать протопланетный диск? Обычно такое происходит под воздействием высокоэнергичных фотонов, исходящих от молодой звезды, но это также может происходить под воздействием магнитного поля, индуцируемого самим диском.

Природа утечек, интенсивность этих процессов, а также распределение их во времени позволят понять эволюцию планет от пыли и газа до полноценных небесных объектов планетарной массы. К примеру, планеты Солнечной системы до Марса включительно вобрали в себя мало газов, тогда как дальше в системе расположены газовые гиганты, где газов аномально много. Было бы важно узнать и пронаблюдать, как газы распределены по протопланетным дискам и насколько разноудалённые от звезды планеты способны абсорбировать этот газ до того момента, как звёздный ветер или что-то ещё выдует вещество из протопланетного диска.

Звезда TCha с её протопланетным диском и впервые наблюдаемым учёными ветром от него может дать несколько ответов или подсказок на эти вопросы. Согласно первым оценкам, каждый год из протопланетного диска этой звезды улетучивается вещества как на одну нашу Луну. «Важно знать, как газ рассеивается, поскольку это ограничивает время, оставшееся зарождающимся планетам для поглощения газа из окружающей среды», — поясняют учёные в своей работе.

В данном случае, как показали модели, газ выдувается из диска высокоэнергичными фотонами, исходящими от центральной звезды, что сужает границы возможностей и даёт больше информации для выводов. Но наблюдения за системой будут продолжены.

Система Юпитера служит своего рода уменьшенной версией Солнечной системы и тем привлекает учёных и особенно астробиологов. Подо льдом, составляющим поверхность больших спутников Юпитера, могут скрываться глобальные океаны с инопланетной биологической жизнью. Ещё аппарат NASA «Галилео» засёк выработку кислорода на спутнике Юпитера Европе. Новое исследование зонда «Юнона» только укрепило учёных во мнении, что в океан этой луны может поступать кислород.

Источник изображений: NASA

Данные «Галилео» более чем 20-летней давности давали сильный разброс в оценках количества кислорода, продуцируемого ледяным щитом Европы. С поверхности этой луны могло улетать от нескольких килограммов до тонны кислорода в секунду. Кислород на Европе получается в процессе бомбардировки её поверхности заряжёнными частицами от Юпитера — этот спутник находится в центре радиационных поясов газового гиганта. Радиация расщепляет молекулу воды (льда на поверхности спутника) на водород и кислород. Датчики зондов улавливают ионы этих элементов и определяют интенсивность их потоков.

Прибор Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) на борту современного зонда «Юнона» (Juno) смог собрать данные о заряжённых частицах у спутника при пролёте на высоте 354 км над Европой, что произошло 29 сентября 2022 года. Как отмечают авторы исследования в свежей статье в журнале Nature Astronomy, анализ выявил выработку кислорода на Европе в объёме 12 кг в секунду. Этого достаточно для обеспечения кислорода для дыхания одному миллиону человек в течение суток. Добавим, непосредственно кислород приборы определить не могут. Оценка даётся по регистрации частиц атомарного водорода.

«Когда миссия NASA «Галилео» пролетала над Европой, это открыло нам глаза на сложное и динамичное взаимодействие Европы с окружающей средой. "Юнона" предоставила новую возможность напрямую измерять состав заряжённых частиц, выделяющихся из атмосферы Европы, и нам не терпелось ещё раз заглянуть за занавес этого захватывающего водного мира, — говорят авторы работы. — Но чего мы не понимали, так это того, что наблюдения "Юноны" дадут нам такие жёсткие ограничения на количество кислорода, вырабатываемого на ледяной поверхности Европы».

Выработка кислорода — это один из многих нюансов, которые будет исследовать миссия NASA Europa Clipper, когда она прибудет в систему Юпитера в 2030 году (запуск зонда ожидается в октябре 2024 года). Зонд будет оснащён сложной аппаратурой из девяти научных приборов, позволяющих определить, есть ли на Европе условия, которые могли бы быть пригодны для жизни. Даже теперь очевидно, что часть кислорода попадает в подлёдный океан. Там вполне может существовать биологическая жизнь. Впрочем, «Юнона» ещё не исчерпала свой научный потенциал и хотя основная её научная работа завершена, этот аппарат ещё послужит учёным.

Массивные молодые звёзды оказались способны подавить возникновение планет-гигантов в звёздных системах по соседству, показало исследование, проведённое с помощью космической обсерватории им. Джеймса Уэбба. Учёные ещё раньше обратили внимание на молодую область звездообразования на удалении 1400 световых лет от Земли. Для обнаружившего её «Хаббла» она оказалась непроницаема, но инфракрасный «Уэбб» разглядел её в интригующих подробностях.

На врезке изображение с «Уэбба» на фоне снимка обширной области «Хабблом». Источник изображения: NASA

Звезда системы d203-506 в туманности Ориона — это ничем не примечательный красный карлик массой около 10 % массы нашего Солнца. В принципе, это отличный кандидат на роль прообраза нашей звезды в далёком прошлом, чем он и зародыш его системы в виде протопланетного диска стали интересны учёным. «Мы думаем, что солнечная система сформировалась в среде, подобной Ориону, поэтому наблюдение за системами типа d203-506 — это способ вернуться в прошлое», — говорят исследователи.

Наблюдения с помощью «Уэбба» вскрыло интересную деталь. Несмотря на небольшие размеры звезды в её протопланетном диске, было зафиксировано интенсивное фотоиспарение. Каждый год диск терял массу, равную массе Земли. Это чрезвычайно много для наблюдаемой системы. Виновники пропажи были оперативно найдены. Ими оказались расположенные сравнительно недалеко от системы d203-506 молодые гигантские звёзды массой в 10 раз больше Солнца и со светимостью в 100 тыс. раз больше солнечной. Исходящее от этих звёзд интенсивное ультрафиолетовое излучение бомбардировало протопланетный диск и выдувало из него газ — основу будущих планет-гигантов.

В подобных условиях, пришли к выводу учёные, планеты-гиганты типа нашего Юпитера никогда не сформируются. Однако интрига в том, что наша система рождалась в похожих условиях. Как же нашей системе удалось сохранить и Юпитер и Сатурн?

Всё дело в массе центральной звезды, показывают расчёты. Наше Солнце в 5–10 раз массивнее звезды d203-506. Гравитация Солнца смогла справиться с фотоиспарением и удержала вещество в системе — не дала улетучиться в межзвёздное пространство. Именно благодаря размерам Солнца мы богаты на планеты-гиганты, которые ещё сослужат хорошую службу человеческой цивилизации. Удивительно, но нам снова повезло.

Группа астрономов из Миланского университета впервые измерила объём и распределение воды в протопланетном диске у молодой звезды. Измерения проводились миллиметровой антенной решёткой ALMA Южной европейской обсерватории. Работа позволила взглянуть как будто бы на Солнечную систему 4,5 млрд лет назад и понять, как и откуда на Земле могла появиться вода в том объёме, в котором мы её видим вокруг себя.

Распредление водяного пара в протопланетном диске в данных ALMA. Источник изображения: ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/S. Facchini

Существует несколько гипотез появления воды на Земле, а значит, и необходимого компонента для зарождения биологической жизни на нашей планете. Вода могла появиться вместе с образованием планетарного тела, её могли занести на Землю астероиды и кометы, либо сработали оба источника. Пристальное изучение молодой звезды HL Тельца на удалении 450 световых лет от нас приоткрывает завесу тайны над происхождением воды на нашей и других планетах во Вселенной.

Изучение относительно холодного протопланетного диска вокруг звезды возрастом около одного миллиарда лет и массой около 2,1 солнечных показало, что в пределах семи астрономических единиц присутствует достаточно много водяного пара, температура которого постепенно снижается по мере удаления от звезды. Расчёты и данные измерений на двух длинах волн показали, что в области протопланетного диска находится воды примерно в 3,7 раз больше, чем во всех земных океанах.

Более того, водяной пар обнаружен также в зазоре между двумя широкими областями протопланетного диска (между кольцами). Такие зазоры обычно образуют зародыши планет, сметающие всё на своём орбитальном пути (или прибирающие к рукам) в процессе формирования будущей планеты.

Проделанная работа однозначно указывает, что вода изначально в избытке присутствует в протопланетном диске. Это не опция, а распространённое явление, что позволяет надеяться, что планет земного типа с появившейся там биологической жизнью во Вселенной всё же больше одной.

Службы слежения за Солнцем зафиксировали вчера поздно вечером и ночью три вспышки экстремального уровня. Самой мощной оказалась вспышка в 01:34 мск — её сила достигла индекса X6.3. Предыдущая мощнейшая вспышка — с интенсивностью X8.2 — наблюдалась в 2017 году во время предыдущего цикла активности Солнца. Увеличение частоты и интенсивности вспышек во время нового цикла указывают на то, что пик активности приближается и может наступить раньше прогнозов.

Источник изображения: NASA SDO

Две из трёх вспышек не сопровождались выбросом коронарной массы — заряженных частиц вещества короны Солнца. По третьему и самому интенсивному событию информации пока нет. Испустившая вспышки группа пятен движется в сторону центра Солнца, и выброс коронарной массы однозначно был бы направлен в сторону нашей планеты. Для жизни на Земле это не несёт непосредственной угрозы, хотя спутники вполне могут от этого пострадать. Также вспышка в виде ионизирующего излучения способна на время прервать коротковолновую связь на освещаемом участке Земли и вызвать перегрузку автоматики электрических сетей.

Цикл активности Солнца повторяется примерно каждые 11 лет. Один цикл от другого может сильно отличаться, поэтому учёные внимательно наблюдают за процессами на нашей звезде, и каждый раз строят новые диаграммы цикла. Сейчас Солнце находится на подъёме к пику активности 25-го цикла с момента начала наблюдений за этим процессом. Предыдущий 24-й цикл был «тихим», но от нового цикла, как показали наблюдения последних лет, следует ждать необычно высокой активности.

Данные предыдущих наблюдений позволяли рассчитывать увидеть пик активности Солнца в первой половине 2025 года. Новые данные наблюдений говорят, что пик с большой вероятностью придётся на вторую половину 2024 года. Он где-то рядом. И хорошо, если для нас он выльется лишь в нарастающие северные сияния, и больше ни во что другое типа массового падения на Землю спутников Starlink или сбоев в энергосетях.

Далеко за орбитами Нептуна и Плутона зонд NASA New Horizons завершил проход пояса Койпера. Точнее, так думали в NASA. Сейчас аппарат находится на удалении 58 а.е. (8,7 млрд км) от Солнца. От дальней границы пояса Койпера, как мы его себе представляли, зонд ушёл вглубь системы как минимум на 3 а.е. (449 млн км). Вот только данные с приборов говорят, что зонд всё ещё продолжает движение в неожиданно плотном облаке межпланетной пыли, словно он ещё не покинул пояс.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Данные о размерах частиц пыли и частоте их встреч на пути зонда собирает прибор SDC (Venetia Burney Student Dust Counter). Датчик состоит из 2 эталонных и 12 научных пленочных детекторов из поливинилиденфторида. Прибор вычисляет изменения поверхностной плотности заряда на проводящих пленках, которые возникают в процессе ударов пылинок о плёнку. Модели предсказывали, что после преодоления отметки 55 а.е. (8,2 млрд км) плотность пыли начнёт резко снижаться, ведь крупных объектов там уже не будет и, следовательно, не будет частых столкновений — инициаторов образования пыли.

Прибор SDC, как следует из наблюдений и проделанной на их основе научной работы, продолжает фиксировать повышенное содержание пыли в пространстве. К такому результату могут вести несколько путей. Во-первых, пояс Койпера может оказаться намного шире, чем мы до сих пор считали. Во-вторых, давление солнечного излучения в данной области может быть усилено присутствием большего объёма ледяных обломков (воды, метана и других газов), испаряющихся в процессе фотораспыления.

Источник изображения: Википедия

Зонд New Horizons намерен продолжить научную работу и продвигаться дальше по направлению к границе Солнечной системы. Неизвестно, сколько он ещё сможет собирать данные. Учёные надеются, что он сможет сохранить работоспособность на расстоянии в 80 а.е. (12 млрд км) от Солнца, а если повезёт, то ещё дальше.

Эффективность органических солнечных панелей можно повысить за счёт придания неровной текстуры их поверхности. Учёные из Университета Абдуллы Гюля в Турции установили, что добавление множества крошечных куполообразных элементов на поверхность панели может на две трети повысить её эффективность за счёт значительного расширения возможности улавливать солнечный свет под более широким углом.

Источник изображения: spiedigitallibrary.org

Обычно солнечные панели имеют плоскую поверхность, что позволяет максимально увеличить площадь, на которую падает свет в любой момент времени. Такая конструкция работает лучше всего, если солнечный свет на неё падает под определённым углом, поэтому в течение дня солнечные панели обычно наклоняют под разным углом (от 15º до 40º). Учёные провели серию экспериментов, в результате которых было установлено, что добавление на поверхность солнечной панели множества крошечных куполообразных элементов из кварца позволяет улавливать больше солнечного света и получать больше энергии.

Турецкие учёные провели комплексное моделирование того, как именно куполообразные вкрапления могут повысить эффективность органических солнечных панелей. Для этого задействовали фотогальванические элементы, изготовленные с использованием органического полимера P3HT:ICBA в качестве активного слоя, расположенного поверх слоя алюминия и подложки, а также защищённого прозрачным слоем из оксида индия-олова (ITO). Такая многослойная структура была сохранена на всей площади солнечной панели.

Исследователи провели анализ конечных элементов (FEA) с помощью 3D-технологий, за счёт чего они смогли разбить элементы сложной системы на отдельные фрагменты для более точного моделирования. По сравнению с плоскими поверхностями, солнечные панели, усеянные куполообразными элементами, оказались эффективнее в плане поглощения света на 36 % и 66 % в зависимости от поляризации света. Эти вкрапления также позволяют свету проникать с более широкого диапазона направлений, чем плоская поверхность, обеспечивая угловое покрытие до 82º. Учёные ещё не создали физические версии таких солнечных батарей, но, если они на деле окажутся такими эффективными, то их работа может оказать существенное влияние на развитие солнечной энергетики.

Летающая обсерватория NASA SOFIA, оборудованная на самолёте Boeing 747SP, была списана полтора года назад, но собранные ею данные всё ещё приносят пользу науке. Используя собранную инфракрасным телескопом информацию, группа учёных впервые прямым наблюдением обнаружила воду на каменистых астероидах Солнечной системы. Эти данные послужат основой для уточнения модели эволюции планет системы и жизни на Земле.

Источник изображения: NASA

Несколько лет назад, когда SOFIA регулярно поднималась в стратосферу, одна из групп учёных с её помощью обнаружила молекулы воды в одном из кратеров на южном полюсе Луны. Согласно измерениям, воды там было 355 мл/м³. Вода была химически связана с минералами, но её молекулы отчётливо обнаруживались в среднем диапазоне инфракрасного спектра.

Используя прошлый опыт, учёные из Юго-Западного исследовательского института (США) решили поискать воду на четырёх каменистых астроидах главного пояса между Марсом и Юпитером. Для изучения были выбраны Ирис, Партенопа, Мельпомена и Массалия. Молекулы воды отчётливо распознавались в сигналах с Ириса и Массалии, тогда как сигналы с Партенопы и Мельпомены утонули в шумах.

Прямое наблюдение воды на каменистых астероидах указывает на то, что вода на планетах и Земле могла появиться также благодаря каменистым астероидам, ранее считавшимися совершенно безводными. Такие небесные тела формируются ближе к звёздам, и они считались безводными, тогда как на более далёких астероидах за счёт сохранения льда воды должно было быть достаточно много, чтобы это имело значение для формирования водной среды на планетах. Полученные с помощью SOFIA данные говорят, что каменистые астероиды также участвовали в пополнении планет водой.

Знание о распределении воды в планетарных системах поможет нам лучше понимать формирование условий для образования очагов зарождения биологической жизни. Эти же условия будут многократно повторяться в других звёздных системах, что направит поиск инопланетной жизни по наиболее вероятному пути, ведущему к результату. Учёные вдохновились результатами, полученными с помощью «Софии» и намерены воспользоваться возможностями «Уэбба» для поиска воды на других каменистых астероидах нашей системы.

Планета-гигант Сатурн известна каждому благодаря своим поразительным кольцам, которых в представленном масштабе больше нет ни у одной планеты Солнечной системы. Однако Сатурн интересен также поразительным количеством спутников, включая большие и даже потенциально пригодные для появления там жизни. На новых недавно обнародованных снимках NASA спутники Сатурна представлены во всей красе, словно сошли со страниц фантастических произведений.

Слева направо запечатлены Янус, Пандора, Энцелад, Мимас и Рея, а края колец Сатурна проходят через середину снимка. Источник изображения: NASA

Но это реальные изображения, полученные автоматической станцией NASA «Кассини» (Cassini). Станция изучала систему Сатурна с 2004 по 2017 год. Благодаря ей и последующим наблюдениям нам сегодня известно о существовании 156 спутников у этой планеты-гиганта. Это своего рода Солнечная система в миниатюре и когда-нибудь она станет обширной обжитой областью пространства, в которой человечество сможет найти свой второй дом.

Кольца Сатурна и четыре его спутника слева направо: Пан (в разрыве колец), Титан, Диона (на фоне Титана) и Пандора

Даже по одним только фотографиям крупных лун Сатурна учёные могут определить геологию и особенности строения этих небесных тел. Среди них выделяются спутники, изобилующие трещинами и даже гейзерами, что намекает на существование там глобальных подповерхностных океанов. А где жидкая и, тем более, отчётливо водная среда, там вполне могут быть условия для зарождения биологической жизни в тёплых слоях глубоко подо льдом или скалами.

Подсвеченная Солнцем атмосфер Титана за кольцами и маленький Энцелад на фоне атмосферы

Более того, спутник Сатурна Титан единственная в Солнечной системе луна с плотной атмосферой. В своё время NASA рассчитывает запустить на него 450-кг вертолёт «Стрекоза». Титан особенно эффектно выглядит на фотографиях «Кассини», когда Солнце освещает его с тыла, подсвечивая атмосферу малой планеты. Наконец, это просто красиво и даже поразительно, что у нас есть возможность смотреть на снимки, сделанные за миллиарды километров от Земли.

В сравнении с другими крупными лунами Сатурна (и Юпитера) спутник Мимас не изобилует трещинами и разрывами, напоминая своими кратерами нашу Луну. Тем самым, это должен быть сухой мир из скальных пород, однако дело, похоже, обстоит иначе. У Мимаса странная орбита, как будто у него внутри что-то плещется, или его ядро имеет необычно вытянутую форму. Как показало моделирование, всё говорит в пользу скрытого океана, и это находка для учёных.

Художественное представление спутника Сатурна Мимаса. Источник изображения: Observatoire de Paris

Подробные данные по системе Сатурна собрала автоматическая станция «Кассини» в период с 2004 по 2017 годы. Группа учёных из Парижской обсерватории воспользовалась этой информацией, чтобы заново оценить орбитальные параметры Мимаса, который напоминает «Звезду смерти» благодаря огромному ударному кратеру на своей поверхности. Они хотели исключить один из сценариев, из-за которого орбита этой луны выглядит необычно для монолитного скалистого небесного тела.

Согласно одному из вариантов, Мимас может содержать сильно вытянутое ядро, которое заставляет его совершать колебательные движения, проходя по орбите. Во втором случае, под его скалистой поверхностью может скрываться глобальный водный мир, потоки которого также вызывают изменения в орбитальном движении спутника.

Моделирование показало, что существование вытянутого ядра представляется наименее вероятным сценарием. С учётом динамики орбитального движения Мимаса под воздействием гравитации Сатурна и других его крупнейших лун, орбитальные параметры подозрительной луны, скорее всего, объясняются жидким подповерхностным океаном.

Расчёты показывают, что жидкий океан на Мимасе сравнительно молодой — ему всего 2–3 млн лет. Вероятнее всего, незадолго до его появления орбита этой луны изменилась со стабильной круговой на вытянутую, что в системе с множеством лун считается нормальным явлением. Гравитация Сатурна стала оказывать на недра Мимаса прерывистое воздействие, и это привело к гравитационному разогреву его ядра и внутренней структуры. Вода начала выделяться в жидком виде и постепенно там образовался глобальный подповерхностный океан, который к настоящему моменту подошёл к поверхности Мимаса на 20–30 км.

По часовой стрелке слева вверху: Энцелад, Европа, Ганимед и Титан. В центре — Мимас. Источник изображения: Observatoire de Paris

По внешнему виду этой луны не скажешь, что под её корой плещутся массы воды, намного больше, чем в земных океанах. На Мимасе нет трещин и гейзеров, как на лунах Энцеладе, Европе, Ганимеде и Титане, поэтому он долго хранил свою тайну. Не менее важно, что если там действительно есть глобальный океан, то его молодость — это способ заглянуть в прошлое других лун Сатурна и Юпитера, чтобы понять эволюционное развитие подповерхностных водных миров. На глазах учёных буквально может твориться ранняя геологическая история этих миров, чему учёные несказанно рады.

Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба сделала два редких наблюдения — напрямую увидела две экзопланеты в системах с белыми карликами. Это экзотика в квадрате — получить свет от планет вне Солнечной системы и ещё переживших смерть своей звезды.

Художественное представление экзопланеты-гиганта в системе с белым карликом. Источник изображения: Robert Lea

Статья об открытии ещё не прошла рецензирование и находится на сайте arXiv. Экзопланеты-кандидаты были обнаружены прибором «Уэбба» MIRI в среднем инфракрасном диапазоне, когда в поле зрения телескопа попали белые карлики WD 1202-232 и WD 2105-82. Одна из потенциальных экзопланет располагается на расстоянии от звезды примерно в 11,5 раз дальше, чем Земля отстоит от Солнца. Второй кандидат находится ещё дальше от своей звезды — на удалении в 34,5 раза дальше, чем расстояние между нашей планетой и Солнцем.

Массы обеих экзопланет пока неизвестны. Для их определения необходимы новые наблюдения. По грубым оценкам, каждая из экзопланет может быть от 1 до 7 раз тяжелее Юпитера — самой большой планеты Солнечной системы. Пока масса этих объектов не будет определена, они будут считаться кандидатами в экзопланеты. Их предыдущие орбиты, по-видимому, были намного ближе к звёздам. Вероятно, примерно на том месте, где сейчас находятся орбиты Сатурна и Юпитера. Когда звёзды в этих системах умирали и превращались в красных гигантов, их разросшиеся оболочки выжигали и выталкивали всё до орбиты Марса, и это могло также привести к изменению орбит экзопланет-гигантов.

Глядя на системы WD 1202-232 и WD 2105-82 мы фактически наблюдаем слепок с Солнечной системы примерно через 5 млрд лет, когда Солнце пройдёт стадию красного гиганта и сбросит внешнюю оболочку, оставив в центре системы остывающее ядро — белый карлик.

Источник изображения: Mulaney, et al, 2024

Кстати, от 25 % до 50 % наблюдаемых белых карликов демонстрируют повышенное содержание металлов по классификации астрономии — химических веществ тяжелее водорода и гелия. На примере наблюдаемых систем с выжившими планетами-гигантами можно предположить, что они сбрасывают на ядра звёзд астероиды и кометы, являясь источниками загрязнения остатков звёзд металлами. Тем самым планеты-гиганты могут считаться распространёнными телами в звёздных системах.

Ещё одно интересное наблюдение кандидатов в экзопланеты заключалось в том, что они были намного горячее в определённом диапазоне инфракрасного спектра, чем можно было бы ожидать. Это позволяет надеяться, что дополнительное тепло может поступать, например, от их спутников. Тем самым у нас появляется шанс впервые открыть экзолуну. Одним словом, обнаружены очень перспективные для наблюдений объекты и «Уэбб» ещё наверняка уделит им внимание.

NASA опубликовало документ под названием «Исследуем Марс вместе: запрос на коммерческие услуги». От частных компаний из США требуется предоставить агентству план по реализации одной из четырёх будущих частных миссий на Марс, включая доставку небольших спутников на орбиту и съёмку Красной планеты. NASA готово заплатить $200 000 за исследование одной из эталонных миссий или $300 000 за максимум два исследования, и собирается заключить «несколько» контрактов.

Источник изображения: NASA

«Проект плана программы исследования Марса на следующие два десятилетия будет предусматривать более частые менее дорогостоящие миссии для достижения убедительных результатов научных исследований для более широкого сообщества, — говорится в документе. — При реализации плана правительство и промышленность США будут сотрудничать, чтобы использовать существующие и новые земные и лунные продукты и коммерческие услуги для снижения общих затрат и ускорения лидерства в исследовании дальнего космоса».

В своём 496-страничном меморандуме NASA описывает четыре «эталонные миссии по проектированию», на разработку которых компании могут подать заявку:

• Доставка и размещение небольшой полезной нагрузки: «Запустите и доставьте полезную нагрузку, предоставленную Программой исследования Марса, включая возможные развёрнутые кубсаты, и работайте на орбите Марса. Масса полезной нагрузки — до 20 кг».
• Доставка и размещение более крупной полезной нагрузки: «Запустите и доставьте на орбиту Марса один или несколько отделяемых космических аппаратов и, при желании, предоставьте услуги для одной или нескольких размещённых полезных нагрузок при общей массе 1250 кг».
• Услуги электрооптической визуализации: «Предоставьте датчики и платформы орбитального космического корабля для оказания услуг по визуализации Марса в течение двух лет. Изображения будут использоваться для поддержки научных исследований, выбора места посадки и оценки опасностей, обнаружения изменений, а также мониторинга и планирования наземных объектов».
• Услуги ретрансляции нового поколения: «Обеспечьте услуги ретрансляции связи между Марсом и Землёй для объектов на поверхности и орбите в течение четырёх лет».

В последние годы NASA целенаправленно переходит от модели «владения» всеми активами и средствами, необходимыми для исследования Солнечной системы, к использованию коммерческих услуг. Ярким примером является «Программа коммерческих экипажей». NASA не владеет кораблём Crew Dragon компании SpaceX, а лишь предоставило частичное финансирование при его разработке, и теперь просто оплачивает доставку астронавтов по мере необходимости. В то же время, SpaceX имеет возможность выполнять частные миссии.

NASA распространило этот подход на Луну с помощью программы Commercial Lunar Payload Services, в рамках которой оно покупает услуги отправки аппаратов на Луну у таких компаний, как Astrobotic, Intuitive Machines и Firefly. Повышенный риск неудачи (как в недавней миссии Astrobotic) компенсируется для NASA низкими затратами и ускорением развития коммерческой космической индустрии. В конечном итоге это позволит NASA больше заниматься наукой и исследованиями.

Теперь NASA собирается расширить коммерческий подход и на исследование Марса. Нынешний запрос предложений имеет большое значение как для агентства, так и для космической отрасли, даже несмотря на то, что соответствующие суммы в долларах невелики.

На первый взгляд, фаворитом «гонки к Марсу» является космический корабль Starship компании SpaceX, который изначально разрабатывается и испытывается специально с целью колонизации Марса. Многие учёные и исследователи отмечают значительный потенциал Starship и крайне заинтересованы в его использовании при изучении Красной планеты.

Источник изображения: SpaceX

Однако, NASA расширяет диапазон потенциальных участников. Размер полезной нагрузки всего в 20 кг открывает двери для большого числа поставщиков, а услуги по созданию изображений могут быть привлекательными для компаний, уже занимающихся этим на низкой околоземной орбите, таких как Planet. В этой связи многие учёные задаются сейчас вопросом, привлечёт ли предложение NASA заметное количество новых компаний, или уникальные проблемы Марса в сочетании с низкой коммерческой отдачей и высоким уровнем риска заинтересуют лишь уже задействованных крупных участников.

Коммерческий подход к исследованию космоса имеет потенциал для NASA в том числе и для потенциальной замены своего стареющего флота. Например, космический аппарат Mars Reconnaissance Orbiter находится на Красной планете с 2006 года, обеспечивая получение изображений с высоким разрешением и ретрансляцию сообщений с поверхности Марса на Землю. NASA рассчитывает, что коммерческие поставщики смогут в будущем взять на себя все или некоторые из этих функций.

Нужно отметить, что NASA в настоящее время не собирает предложения о создании коммерческого спускаемого аппарата на Марс. В настоящее время такой «тендер» может оказаться чересчур амбициозным, что ограничит потенциальное число участников торгов до нескольких самых крупных, таких как SpaceX и Lockheed Martin.

Новое исследование несостоявшихся звёзд — коричневых карликов — позволило впервые обнаружить признаки невиданного ранее феномена. На одном из объектов проявились признаки полярного сияния, что невозможно было предположить даже в принципе. На соседних с звёздами планетах сияния ионосферы — это обычное явление. Но чтобы оно возникло без постороннего воздействия — с таким учёные ещё не встречались.

Полярное сияние над коричневым карликом в представлении художника. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)

Об открытии сообщила команда учёных во главе с астрономом Американского музея естественной истории Джеки Фарти (Jackie Faherty). С помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» учёные исследовали 12 коричневых карликов. Среди них были объекты W1935 и W2220 — это два очень похожих коричневых карлика, которые оказались близкими клонами друг друга. Они были идентичны по температуре и яркости, а также по химическому составу, включая содержание воды, аммиака, монооксида углерода (угарный газ) и двуокиси углерода (углекислый газ). Но было и отличие: в инфракрасном диапазоне метан в составе W1935 излучал свет, а W2220 — поглощал.

Изучение газовых гигантов в нашей Солнечной системе показало, что свечение метана в полярных областях сопровождается полярными сияниями. Но на планеты внутри системы воздействует излучение центральной звезды. Энергичные частицы покидают звезду и попадают в магнитные поля планет, а те отводят их в полярные области, где происходит взаимодействие с атомами ионосферы, которое сопровождается разогревом верхних слоёв и, как проявление всего этого, полярными сияниями.

«Уэбб» засёк эмиссию метана в атмосфере коричневого карлика, что указывает на возможное полярное сияние

Однако коричневый карлик — это звезда, которой не хватило массы для запуска термоядерной реакции. Он сам по себе в системе и ничто не должно влиять на его атмосферу и ионосферу. Там не должно быть признаков полярных сияний, что подтверждает наблюдение объекта W2220. Напротив, ионосфера W1935 оказалась разогретой без видимой причины, что заставило заподозрить на нём полярные сияния.

Какие процессы заставили метан нагреться в верхних слоях коричневого карлика W1935, учёные не знают, но намерены выяснить это в будущих наблюдениях за такими объектами. Возможно феномен полярных сияний имеет также иную природу, чем ту, которую мы наблюдаем в нашей системе. Обсерватория «Джеймс Уэбб» предоставляет возможность таких наблюдений, каждый раз доказывая, что из затраченных на её запуск $10 млрд каждый цент окупится сторицей.

Министр науки и технологий Индии Джитендра Сингх (Jitendra Singh) сообщил в социальных сетях, что солнечная обсерватория Aditya-L1 вышла на заданную орбиту, «чтобы раскрыть тайны связи Солнца и Земли». Обсерватория прибыла и будет находиться на удалении 1,5 млн км от Земли в точке Лагранжа L1. После четырёхмесячного путешествия Aditya-L1 готовится приступить к полноценной научной работе по наблюдению за Солнцем.

Источник изображения: ISRO

Обсерватория Aditya-L1 выведена в космос индийской ракетой-носителем PSLV-C57, стартовавшей в 11:50 утра по местному времени (09:20 мск) с площадки Космического центра им. Сатиша Дхавана 2 сентября 2023 года. Проблем с выводом ракеты на заданную траекторию не возникло. Научное оборудование специалисты миссии начали проверять ещё на подходе к месту базирования. Так, первое изображение верхних слоёв солнечной атмосферы с помощью ультрафиолетового телескопа было получено ещё в начале декабря за месяц до прихода обсерватории в точку Лагранжа L1.

Всего на борту обсерватории семь полезных нагрузок (приборов), с помощью которых будет вестись наблюдение за фотосферой, хромосферой и самыми внешними слоями Солнца. Четыре из них непосредственно займутся прямым наблюдением за Солнцем, а остальные будут исследовать частицы и поля в точке Лагранжа L1, собирая научные данные о солнечной динамике в межпланетной среде.

Индийская космическая программа начала набирать обороты после 2008 года, когда страна впервые отправила зонд на орбиту Луны. В августе 2023 года Индия стала первой страной, чей спускаемый аппарат и луноход опустились максимально близко к южному полюсу Луны, где ещё никого не было.

Первый снимок Солнца, полученный обсерваторией Aditya-L1

Также Индия стала первой страной из Азии, которая в 2014 году вывела космический аппарат на орбиту вокруг Марса, и ожидается, что в конце 2024 года она запустит трёхдневную миссию с экипажем на орбиту Земли. Наконец, в планах Индии совместная миссия с Японией по отправке ещё одного зонда на Луну к 2025 году и отправка зонда к Венере в течение следующих двух лет.

Первые фотографии Нептуна и Урана сделал космический зонд «Вояджер-2», пролетевший мимо них десятилетия назад. С тех пор учёных терзали смутные сомнения, почему далёкие планеты на снимках разного цвета, хотя составы атмосфер у них похожи? Уран на фотографиях предстал бледно-голубым, а Нептун — более глубокого синего цвета. Разгадали секрет британские учёные.

Истинные цвета Урана (слева) и Нептуна (справа). Источник изображения: University of Oxford

Дело в том, что камера «Вояджера-2» сделала снимки Нептуна и Урана в чуть различающихся динамических диапазонах. Вдобавок к этому снимки Нептуна прошли дополнительную обработку, что повысило их контрастность и сделало цвета более глубокими. Поэтому на первых снимках Уран предстал в аквамариновых тонах, а Нептун — в лазурных.

Забавно, что в научной литературе в аннотации к снимкам Нептуна было указано, что снимки прошли соответствующую обработку, что изменило видимые цвета. Впоследствии это пояснение было утеряно и изображения Нептуна начали кочевать по публикациям фактически в искажённом виде. В результате даже в научной среде стало обычным считать Нептун синим, а не голубым.

«Неправильное представление о цвете Нептуна, а также необычные изменения цвета Урана преследовали нас десятилетиями, — объяснила астроном Хайди Хаммель (Heidi Hammel) из Ассоциации университетов по исследованию астрономии, которая не участвовала в исследовании, но была членом команды NASA по программе «Вояджеров». — Это всестороннее исследование должно, наконец, положить конец обоим проблемам».

Истинные цвета Нептуна и Урана позволило выяснить новое исследование с привлечением данных космического телескопа «Хаббл» и Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили. Используя спектрометры на этих телескопах, учёные получили данные для построения уточнённой цифровой модели для анализа исходных данных «Вояджера-2». Как результат, Нептун оказался почти того же цвета, что и Уран — аквамаринового, а не лазурного. Нептун оказался чуть темнее, поскольку дымка в его верхних слоях была чуть тоньше, чем на Уране и отражала меньше солнечного света.

Также новое исследование разгадало загадку изменения цвета Урана со временем. В течение своего года, который длится 84 земных года, Уран поворачивается к Солнцу то экватором, то полюсом (он лежит на боку по отношению к эклиптике). В приполярных областях в атмосфере Урана больше метана, который поглощает красные длины волн. Поэтому при обращении к Солнцу полюсом планета приобретает зеленоватый оттенок, что также нашло подтверждение в новой научной работе.