Новейшие телескопы предоставят возможность выявления кислорода в составе атмосферы экзопланеты. Однако сложной задачей является определение его концентрации. Ведь именно от количества кислорода зависят предположения о возможном биологическом происхождении этого газа. Ученые разработали перспективный метод оценки содержания данного вещества, который можно будет использовать при анализе данных, полученных с космических обсерваторий будущего.

Наличие кислорода в атмосфере планеты – не единственный индикатор потенциальной жизни. Следует учитывать, что на Земле в течение первых двух миллиардов лет своего существования этого газа практически отсутствовало в атмосфере, но это никак не препятствовало развитию анаэробных микроорганизмов, которые и сегодня обитают на нашей планете.

Тем не менее кислородный фотосинтез— весьма эффективный способ обеспечения жизнедеятельности клеток, а сам продукт этой жизнедеятельности оказался настолько действенным для получения энергии, что переход на потребление кислорода на Земле способствовал эволюции сложной жизни. В связи с этим астробиологи полагают, что жизнь и на других планетах может выбрать аналогичный путь развития. Соответственно, обнаружение значительного количества кислорода в атмосфере планеты, схожей с земной, неминуемо повлечет за собой дополнительные исследования для подтверждения наличия там жизни.

Тем не менее, существует значительная трудность в данном вопросе: кислород, присутствующий в воздухе, может формироваться не исключительно благодаря фотосинтезу, но и, к примеру, вследствие распада молекул воды под воздействием излучения звезды – процесса, известного как фотолиз. Таким образом, без участия каких-либо биологических механизмов возможно образование значительного количества кислорода, который впоследствии станет преобладающим компонентом атмосферы. Ситуация меняется, если концентрация этого газа составляет приблизительно 20 процентов от общего объема, подобно тому, что наблюдается на Земле, и тогда это действительно будет представлять собой захватывающее открытие.

Основная сложность заключается в том, что при достаточном количестве кислорода в атмосфере спектральный состав света, излучаемого планетой, будет практически идентичен вне зависимости от фактической доли кислорода. Решение этой проблемы предложили авторы недавней научной публикации. опубликованной на сервере препринтов arXiv.org— отметили эксперты из Лаборатории реактивного движения NASA и Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Согласно полученным сведениям, молекулы кислорода при взаимодействии демонстрируют измененное поглощение света. Этот процесс кратковременен, однако подобные столкновения регулярно происходят в атмосфере, причем их частота возрастает с увеличением концентрации кислорода. Визуально это проявляется при спектральном анализе света, отраженного от планеты, где можно заметить характерные, отчетливые «провалы».

Следовательно, если подобные характеристики выражены в значительной степени и четко прослеживаются, то содержание кислорода в атмосфере превышает половину от общего объема, что вызывает серьезные вопросы относительно его биологического происхождения. Если же эти «неравномерности» присутствуют, но слабо заметны, это весьма напоминает концентрацию кислорода в земной атмосфере. В таком случае планета становится перспективной для поиска внеземной жизни.

Исследователи акцентировали внимание на том, что предложенная ими методика пока не может быть реализована – необходимо дождаться прогресса в развитии астрономических технологий. На текущий момент еще не идентифицирована ни одна планета, схожая с Землей, обладающая кислородом в атмосфере. Обнаружение атмосферы у планет с твердой поверхностью представляет собой крайне сложную задачу: недавно появилсяВ качестве перспективного объекта для изучения рассматривается суперземля LHS 1140 b, расположенная на расстоянии 48 световых лет от Земли, однако имеющиеся данные о ней вызывают сомнения.

Значительные ожидания связаны с Обсерваторией обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory, HWO), находящейся в стадии разработки. Предполагается, что ее запуск в космос состоится в 2040-х годах. Новейший телескоп будет оснащен коронографом для подавления света звезды и позволит улавливать свет, отраженный от поверхности и атмосферы экзопланет.

На текущем этапе исследования экзопланет преимущественно осуществляются методом транзитов – наблюдением за прохождением планеты перед своим светилом. Этот метод позволяет получить значительный объем информации, хотя некоторые данные могут быть неточными. Обсерватория HWO обеспечит возможность получения более детального спектра.