Ученые предложили новую биосигнатуру для поиска внеземной жизни, но есть одна проблема
Одиноки ли мы во Вселенной? Этот вопрос волнует ученых и любителей астрономии уже несколько десятилетий. С открытием тысяч экзопланет надежда на обнаружение жизни в других местах постоянно растет. Но как узнать, действительно ли планета является домом для живых организмов? Астрономы тщательно исследуют атмосферы этих далеких миров в поисках биосигнатур — молекул, которые могут свидетельствовать о наличии жизни. Новое исследование предлагает многообещающую зацепку: метилгалогениды, газы, вырабатываемые на Земле только живыми существами. Наблюдение за этой биосигнатурой может произвести революцию в нашем понимании космоса... за исключением одной детали.
Метилгалогениды: почти уникальная биосигнатура
Чтобы обнаружить жизнь на экзопланете, астрономы не могут посылать зонды или наблюдать формы жизни напрямую. Вместо этого они анализируют химический состав атмосферы. Идея проста: некоторые молекулы, такие как кислород или метан, могут вырабатываться живыми организмами.
Но есть проблема: эти газы не являются абсолютным доказательством. На Земле кислород в основном производят растения и цианобактерии, но он также может появляться в результате естественных химических реакций. Что касается метана, то его источником являются микробы, а также геологические процессы. Поэтому трудно быть уверенным в том, что его присутствие означает наличие жизни.
Именно здесь на помощь приходят метилгалогениды. Это молекулы, состоящие из атома углерода, трех атомов водорода и галогена (хлор, фтор, бром и т. д.). На Земле эти газы производятся исключительно живыми организмами: бактериями, грибами, водорослями и некоторыми растениями. В отличие от других, более неоднозначных биосигнатур, эти молекулы не образуются естественным образом в результате известных геологических или химических реакций. Это означает, что если бы они были обнаружены в атмосфере экзопланеты, то это почти наверняка стало бы признаком жизни. Так в чем же загвоздка?
Чрезвычайно трудно обнаружить
На Земле эти газы присутствуют в ничтожных количествах. Их концентрация в атмосфере настолько мала, что даже такому мощному телескопу, как «Джеймс Уэбб» (JWST), будет очень сложно обнаружить их на каменистой экзопланете. Почему это так? Потому что эти планеты маленькие и далекие. Когда телескоп анализирует их атмосферу, ему приходится улавливать ту крошечную долю света, которая проходит через газообразную оболочку. Чем реже газ, тем слабее сигнал. Для экзопланет размером с Землю этот сигнал практически невозможно обнаружить с помощью наших нынешних технологий.
Но все еще не потеряно. У астрономов есть идея: взглянуть на другой тип планет — планеты-гиганты, миры, покрытые огромным океаном и окутанные богатой водородом атмосферой. Они больше Земли, что делает их более удобными для наблюдения. По словам астробиолога Эдди Швитермана, метилгалогениды могут накапливаться в гораздо более высоких концентрациях, что позволит обнаружить их с помощью JWST. Таким образом, эти миры, которые часто вращаются вокруг красных карликов, могут стать нашими лучшими целями для поиска следов жизни в ближайшие несколько лет.
Многообещающее будущее с новыми телескопами
Хотя «Джеймс Уэбб» - грозный инструмент, его возможности по-прежнему ограничены. Однако европейский проект под названием LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) может все изменить. Запланированный на 2040-е годы, этот революционный телескоп будет способен обнаружить эти биопризнаки всего за несколько часов.
В деталях JWST наблюдает за экзопланетами косвенно, анализируя свет, проходящий через их атмосферу, когда они проходят перед своей звездой (транзитный метод). Этот процесс сильно ограничивает объем получаемой информации, особенно для малых планет, таких как Земля. LIFE, напротив, будет использовать несколько телескопов, расположенных на расстоянии друг от друга, которые объединят свои сигналы, чтобы получить более четкое изображение экзопланет и их атмосфер, что напоминает создание гигантского виртуального телескопа.
Кроме того, LIFE будет специально оптимизирован для работы в среднем инфракрасном диапазоне — диапазоне длин волн, в котором метилгалогениды и другие биосигнатуры излучают наиболее характерные сигналы. Более того, если JWST для анализа атмосферы экзопланеты необходимо, чтобы она прошла перед своей звездой, что значительно ограничивает число потенциальных объектов, то LIFE будет фиксировать инфракрасное излучение планет напрямую. Это означает, что он сможет наблюдать больше объектов в течение более длительного времени, не дожидаясь транзита.