Может ли телескоп Джеймса Уэбба обнаружить внеземную жизнь?
Лучшая надежда найти внеземную жизнь - это не прослушивание неба на предмет радиосигналов, а обнаружение биосигнатур в атмосферах экзопланет. До сих пор считалось, что это невозможно для наших современных обсерваторий. Однако новое исследование показывает, что телескоп "Джеймс Уэбб" может сделать именно это.
Транзиты экзопланет
Одним из основных методов обнаружения экзопланет являются транзиты. Он заключается в наблюдении за изменениями светимости звезды. С практической точки зрения, когда планета проходит перед звездой-хозяином с нашей точки зрения на Земле, она блокирует небольшую часть ее света, создавая небольшое временное снижение ее светимости. Наблюдая за звездами в течение долгого времени, мы можем обнаружить регулярную картину уменьшения яркости, что указывает на присутствие планеты.
Если у планеты есть атмосфера, то небольшое количество света пройдет через нее, прежде чем достигнет нас. В зависимости от химического состава атмосферы, определенные длины волн будут поглощаться, образуя спектры поглощения в спектрах звездного света. Анализируя эти спектры, астрономы могут определить состав этих атмосфер.
Применение этого метода на практике невероятно сложно. Звезды не излучают свет с постоянной скоростью. Звездные бури, например, могут изменять светимость с течением времени. С другой стороны, прохождение планеты перед своей звездой вызывает лишь крошечное падение светимости (менее 1%). Количество звездного света, проходящего через атмосферу экзопланеты, еще меньше. Поэтому астрономам необходимо несколько транзитов с чрезвычайно подробными наблюдениями, чтобы обнаружить и проанализировать атмосферные спектры.
Такие обнаружения уже были сделаны, но только для больших газообразных планет с очень толстой атмосферой. Однако до сих пор мы так и не смогли проанализировать состав атмосферы планеты, похожей на Землю. В принципе, наши современные телескопы недостаточно мощны и чувствительны для этого, что возвращает нас к данному исследованию.
В статье, опубликованной недавно на сайте , исследователи предполагают, что телескоп "Джеймс Уэбб" сможет обнаружить определенные химические биосигнатуры по их количеству в атмосфере.
В рамках этой работы исследователи смоделировали атмосферные условия пяти основных типов планет: океанического мира, вулканически активного мира, каменистой планеты, подвергающейся бомбардировке метеоритами, суперземли и мира, похожего на Землю, когда жизнь только появилась. Они предположили, что давление на поверхности всех этих планет составляет менее пяти земных атмосфер, а затем рассчитали спектры поглощения для нескольких органически образованных молекул. Среди них были метан, аммиак и угарный газ.
Затем исследователи обнаружили, что при достаточно плотной атмосфере приборы телескопа "Джеймс Уэбб" могут подтвердить наличие этих молекул примерно через десять транзитов. По мнению авторов работы, идеальной ситуацией было бы сосредоточиться на красных карликовых звездах. В этих системах потенциально пригодные для жизни планеты развиваются очень близко к своей звезде, которая холоднее Солнца. В результате они быстрее совершают оборот. Поэтому мы можем изучить несколько транзитов за относительно короткий промежуток времени.
Конечно, мы знаем, что такие молекулы, как метан, аммиак и угарный газ, могут образовываться и в результате небиологических процессов. Поэтому наблюдений, сделанных телескопом "Джеймс Уэбб", может быть недостаточно для подтверждения существования жизни. Однако эта работа показывает, что мы очень близки к такой возможности.