Не одиноки ли мы во Вселенной? Этот вопрос волнует учёных и любителей астрономии уже несколько десятилетий. С открытием тысяч экзопланет надежда на обнаружение жизни в других местах постоянно растёт. 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
Для обнаружения жизни на экзопланете астрономы не в состоянии отправлять зонды или непосредственно наблюдать формы жизни. Вместо этого анализируют химический состав атмосферы. Предполагается, что некоторые молекулы, например кислород или метан, могут производиться живыми существами.
Наличие этих газов не является безоговорочным доказательством. Кислород на Земле вырабатывают растения и цианобактерии, но может появляться и вследствие естественных химических процессов. Метан продуцируют микробы и геологические процессы, поэтому сложно утверждать, что его присутствие свидетельствует о жизни.
В этом месте действуют метилгалогениды. Это молекулы, состоящие из атома углерода, трех атомов водорода и галогена (хлор, фтор, бром и т. д.). На Земле эти газы вырабатываются исключительно живыми организмами: бактериями, грибами, водорослями и некоторыми растениями. В отличие от других биосигнатур, эти молекулы не образуются естественным образом в результате известных геологических или химических реакций. Это значит, что если бы их обнаружили в атмосфере экзопланеты, это почти наверняка стало бы признаком жизни. Но в чем же загвоздка?
Чрезвычайно трудно обнаружить
Эти газы на Земле встречаются в незначительных количествах. Концентрация их в атмосфере настолько ничтожна, что даже мощный телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) с трудом сможет обнаружить их на скалистой экзопланете. В чём причина? Потому что эти планеты малы и удалены. Когда телескоп изучает атмосферу таких объектов, ему приходится ловить крошечный луч света, проходящий через газовую оболочку. Чем реже газ, тем слабее сигнал. Для экзопланет размером с Землю этот сигнал практически не обнаруживаем с помощью наших современных технологий.
Не всё ещё потеряно. У астрономов есть идея: обратить внимание на другой тип планет — планеты-гиганты, миры, покрытые огромным океаном и областью из водорода.
Большая масса этих планет по сравнению с Землёй делает их более удобными для наблюдения. По словам астробиолога Эдди Швитермана, метилгалогениды могут накапливаться в значительно больших концентрациях, что позволит обнаружить их с помощью JWST. Таким образом, эти миры, часто вращающиеся вокруг красных карликов, могут стать лучшими кандидатами для поиска следов жизни в ближайшие несколько лет.
Многообещающее будущее с новыми телескопами
Несмотря на внушительные возможности «Джеймса Уэбба», его потенциал всё ещё ограничен. Европейский проект LIFE (Large Interferometer for Exoplanets), запланированный на 2040-е годы, может изменить ситуацию. Этот революционный телескоп сможет обнаружить биопризнаки всего за несколько часов.
JWST изучает экзопланеты косвенно, анализируя свет, проходящий через их атмосферу при транзитах перед звездой. LIFE же будет использовать несколько телескопов для получения более четкого изображения планет и их атмосферы, подобно созданию гигантского виртуального телескопа.
LIFE оптимизирован для работы в среднем инфракрасном диапазоне, где метилгалогениды и другие биосигнатуры излучают наиболее характерные сигналы. В отличие от JWST, которому для анализа атмосферы экзопланеты необходим её транзит перед звездой, LIFE будет фиксировать инфракрасное излучение планет напрямую.