В поисках биосигнатур
На сегодняшний день в нашей адресной книге зарегистрировано более 4300 внесолнечных планет. Несколько тысяч других потенциальных миров также ожидают подтверждения. Отныне астрономы хотели бы иметь возможность охарактеризовать эти объекты и более подробно изучить их.
Ожидается, что эта работа ускорится, когда заработает телескоп Джеймса Уэбба. Это связано с тем, что после разложения инфракрасного спектра транзитных экзопланет перед их звездой JWT сможет позволить исследователям вывести молекулярный состав их атмосферы.
В свою очередь, эти данные позволят установить гораздо более жесткие ограничения на обитаемость того или иного мира и могут даже привести к обнаружению биосигнатур (химических признаков, связанных с жизнью и биологическим процессом).
В результате астробиологи несколько лет работали над составлением списка этих потенциальных «биосигнатур».
Среди них газообразный кислород, вырабатываемый фотосинтезирующими организмами и необходимый для большинства форм жизни на Земле. Эти же организмы также метаболизируют углекислый газ. Не говоря уже о воде, необходимой для жизни, какой мы ее знаем, и метане, выделяемом при разложении органических веществ.
При этом команда Массачусетского технологического института (MIT) во главе с доктором Чжучанг Чжан предлагает добавить в этот список изопрен (C5H8).
Как и его двоюродный брат метан, изопрен представляет собой молекулу органического углеводорода, вырабатываемую в качестве вторичного метаболита множеством организмов, таких как бактерии, растения и животные.
Но хотя изопрена на Земле почти столько же, сколько метана, он разрушается при взаимодействии с кислородом и кислородсодержащими радикалами. По этой причине исследователи предлагают сосредоточиться на бескислородной атмосфере. Считается, что эти среды, в основном состоящие из водорода, двуокиси углерода и азота, похожи на состав ранней атмосферы Земли.
Согласно их анализам, от 4 до 2,5 миллиарда лет назад наша планета показывала большое количество изопрена, когда одноклеточные организмы начали вырабатывать кислород. Затем, уже не будучи в состоянии включиться в уже насыщенные минералы, эти высвободившиеся молекулы кислорода накапливались в атмосфере. Тогда это «великое кислородное событие» оказалось токсичным для многих организмов, а также для изопрена.
В этом отношении эти молекулы могут быть использованы для характеристики планет, готовящихся к крупным эволюционным изменениям, закладывающих основы для новых форм жизни.
Настоящий вызов
Естественно, разгадка этой потенциальной биосигнатуры будет не маленькой задачей даже для телескопа Джеймса Уэбба. Как отмечают исследователи, чтобы его можно было обнаружить, этот изопрен должен вырабатываться в 10-100 раз быстрее, чем на ранней Земле. Уникальному обнаружению изопрена также будут препятствовать многие другие молекулы углеводородов, обладающие схожими спектральными характеристиками.
По мнению авторов, будущие телескопы, ориентированные на средний инфракрасный диапазон, будут лучше всего оснащены для определения спектральных характеристик изопрена. Помимо JWT, исследователи думают, в частности, о телескопе Nancy Grace Roman (преемнике миссии Хаббла), запуск которого запланирован на 2025 год.