Поиск обитаемых лун вне солнечной системы – еще более сложная задача, чем поиск планет. Там, где современные телескопы неспособны увидеть объект, на помощь приходит математическое моделирование. Три новые модели могут помочь найти твердые спутники планет, на поверхности которых можно ожидать существования жидкой воды. Для этого в первую очередь их планета должна быть достаточно близко к звезде. То есть, требование зоны обитания сохраняется.
Когда ученые, работающие с телескопом Кеплер, объявили об открытии 1235 кандидатов в экзопланеты в феврале прошлого года, в этом списке было 37 планет, похожих по размеру на Нептун и 10, схожих с Юпитером – все они в зонах обитания их звезд. На таких планетах нет смысла искать жизнь – вряд ли на газовом гиганте достаточно уютно. Но вот их луны могут быть более пригодны для жизни. Примером служит наша Солнечная система.
По словам Дэвида Киппинга, сотрудника Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, твердая луна подходящего размера в зоне обитания и вращающаяся вокруг газового гиганта может иметь все условия, которые мы только можем поставить при поиске обитаемого мира. Киппинг является автором одной из моделей, предназначенных для поиска обитаемых спутников планет.
Три разные модели
Телескопы, в первую очередь Кеплер, ищут планеты при помощи метода прохода. Все три модели используют тот же принцип. Но если при поиске планет астрономы пытаются заметить вариации в яркости звезды, то при поиске лун уже нужно искать вариации этих вариаций.
«Если луна планеты, закрывающей звезду, также закрывает ее, то яркость звезды падает на короткий промежуток времени (так как период обращения луны намного меньше периода обращения планеты - КЖ)», – говорит Киппинг. Когда луна уходит за планету, яркость немного увеличивается, когда выходит – уменьшается.
Модель Киппинга, которую он представил в ежемесячных записках Королевского астрономического сообщества в мае 2010 года, показывает, каков должен быть сигнал луны, закрывающей звезду. Что интересно, эти данные позволяют находить даже луны, обращающиеся вокруг другой планеты – не той, которая затемняет звезду и исследуется телескопом.
«Посмотрите на Тритон, луну Нептуна. Его орбита сильно наклонена к плоскости эклиптики (157 градусов - КЖ), – говорит Киппинг. – Что-то подобное мы могли бы заметить».
Вторая модель, созданная специалистами из Бразилии, предназначена для поиска лун, имеющих орбиты с малыми наклонениями. Такие орбиты часто встречаются и характерны для случая образования спутника вместе с планетой. Преимущество этой модели в том, что она позволяет учесть пятна на звездах, аналогичные солнечным. Эти пятна, вращающиеся вместе со звездой, приводят к изменению ее видимой яркости. Такое событие легко может быть принято за луну.

Астрономы, использующие модель Киппинга, должны заранее озаботиться изучение пятен на звезде, чтобы отличить их от луны.
Большим преимуществом перед этими двумя моделями может похвастать модель Андре Пала из Обсерватории Конколы в Венгрии, предназначенная для анализа планетарных систем с несколькими одновременными проходами лун. Для этого модель намного сложнее с математической точки зрения, и для того, чтобы создать ее, Палу пришлось наложить серьезное ограничение: орбиты лун должны быть круговыми.
«Каждый ищет свой подход к решению проблемы поиска внеземных лун, и мне кажется, все они дополняют друг друга», – говорит Киппинг.
Поиск обитаемой луны
После того, как луна найдена, ее свойства могут быть определены ничуть ни хуже, чем у планеты. Но сначала луну надо найти. Кеплер может обнаружить луну размером с треть Земли, телескоп CoRoT – луну, превышающую Землю на треть. Такие спутники – обычное дело. Например, Ганимед, крупнейшая луна Солнечной системы, имеет целых 40% земного размера, но всего лишь 2% земной массы.
Для поддержания жизни луна должна иметь массу хотя бы в треть земной, если бы она была внутри обитаемой зоны Солнечной системы. «Еще немного легче, и луна будет неспособна удерживать атмосферу, как это случилось с Марсом», – говорит Киппинг.
Газовые гиганты в нашей Солнечной системе имеют спутники, способные поддерживать жизнь. Что интересно, благодаря их большому удалению от Солнца, являющемуся источником энергии для живых организмов на Земле. Ледяная поверхность Ганимеда, например, растаяла бы, будь он заметно ближе к Солнцу, и вода, скорее всего, вся выкипела бы в космос. Если бы спутник Сатурна Титан был перемещен в обитаемую зону, он бы потерял свою толстую метановую атмосферу, которая делает его неплохим кандидатом для поисков жизни.
Тем не менее, вне нашей системы поиск должен осуществляться внутри зоны обитания, так как мы не сможем определить, что на небесном теле наблюдаются столь сложные условия, как, например, горячий подледный океан. И то, что в нашей системе в зоне обитания нет подходящих лун, отнюдь не значит, что их нет нигде. Большое количество газовых гигантов, находимых в зонах обитания их звезд, говорит об обратном, особенно при учете разнообразия лун газовых гигантов нашей системы. Более того, зачастую гиганты формируются не там, где их потом находят. Они дрейфуют внутрь планетарной системы, и в ходе этого процесса запросто могут захватить своим мощным гравитационным полем планету, похожую на Землю. Этот процесс может оказаться самым часто встречающимся способом обретения газовым гигантом крупного спутника.
«Вряд ли стоит ожидать, что столь крупная луна сформируется около планеты», – говорит Книппинг. Но если газовый гигант путешествует по системе, то температура на его луне может со временем стать слишком большой для поддержания на ней жидкой воды. «Это вопрос. Много ли солнечных систем, в которых планеты остановили свое движение на достаточном удалении от светила?», – спрашивает Киппинг. Неудивительно, что обитаемые луны пока не поддаются изучению, ведь даже планеты, находимые Кеплером, подтверждаются медленно.