В прошлом году исследователи нашли в атмосфере экзопланеты, расположенной от Земли на расстоянии 124 световых лет, диметилсульфид — вещество, которое на нашей планете способны синтезировать только живые организмы. Новые исследования с помощью передовых методов поставили под сомнение его наличие там.
Красный карлик K2-18 находится сравнительно близко к Солнцу, но был открыт только в 2015 году. Масса его вполовину меньше солнечной, а светимость – более чем в 40 раз ниже. Вокруг карлика вращается планета K2-18 b — первая из всех планет в обитаемой зоне, чью атмосферу удалось проанализировать «на просвет». С помощью такого метода астрономы определяют, как именно атмосфера планеты поглощает излучение своей звезды, и на этой основе делают выводы о ее составе.
Планета K2-18 b в 2,61 раза больше Земли по диаметру и превосходит её по массе в 8,63 раза. Оценочная плотность этой планеты составляет всего 2,67 тонны на кубометр — примерно вдвое ниже земной и на 70 процентов выше, чем у Нептуна. Такие тела называют субнептунами. В то же время планета находится слишком близко к своей звезде, чтобы быть полным аналогом Нептуна, и должна быть теплее Земли.
Ранее астрономы получили четкое представление о том, что у планеты K2-18 b довольно плотная, преимущественно водородная атмосфера. В ней также обнаружили следы метана и углекислого газа, суммарно составляющие до одного процента всей атмосферы.
В минувшем году анонсировали открытие на орбите Земли. диметилсульфидаКаждый хорошо знаком с ним, ведь именно это соединение серы придает морскому воздуху свой бодрящий запах. Источником диметилсульфида служат водоросли и фитопланктон, которые выделяют его как продукт жизнедеятельности. Несмотря на то, что диметилсульфид можно получить неорганическим способом, такие методы практически не применимы вне лаборатории или промышленности. Естественно, это породило надежду на существование хотя бы примитивной жизни на K2-18 b.
В последнее время исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) опубликовали в The Astrophysical Journal LettersИсследование выявило маловероятность наличия диметилсульфида на планете K2-18 b.
Ученые использовали данные космического телескопа «Джеймс Уэбб», где ранее нашли следы диметилсульфида, и проанализировали их повторно. Моделирование показало, что добавление в данные достаточного количества метана делает их неотличимыми от наблюдений, по которым обнаружили диметилсульфид.
Полосы поглощения излучения метана и диметилсульфида частично совпадают. При большом количестве излучения от источника можно отличить соединения друг от друга. Но K2-18 — слабая звезда, от которой до нас доходит мало электромагнитных волн.
Другой способ выявления — обнаружение достаточно высокого уровня диметилсульфида в атмосфере K2-18 b. Авторы исследования попытались рассчитать, какая концентрация этого соединения даст сильный сигнал в данных «Джеймса Уэбба». Оказалось, что для получения такого сигнала концентрация диметилсульфида должна быть в 20 раз выше, чем на Земле. Это маловероятный уровень, поскольку такую концентрацию фитопланктона или водорослей в реальной биосфере обеспечить невозможно.
Новое исследование всё-таки содержит нотку оптимизма. В 2024 году «Джеймс Уэбб» применит для поиска диметилсульфида на K2-18 b ещё один инструмент, ранее не используемый для этой цели. Его чувствительность распространяется на волны длиной от девяти до тринадцати микрон. Ранее телескоп изучал субнептун в диапазоне около 3,4 микрона. С учетом нового диапазона можно будет точно установить, есть ли там подобное соединение в земных концентрациях.
Из-за общих соображений существование жизни земного типа на K2-18 b маловероятно. Водород — мощный парниковый газ, а атмосфера этой планеты, вероятно, имеет большую толщину. Поэтому реальная температура на ее поверхности намного выше, чем на Земле в любой точке истории, и может превышать 100 градусов Цельсия. В сочетании с большим давлением на дне местного атмосферного океана вода там может находиться в суперкритическом состоянии.
Жизнь, как мы её знаем, не может существовать в таких условиях. Без фотосинтеза никто не сможет выделять диметилсульфид.
Обнаружение соединения на K2-18b, если это случится против общей логики, заставит учёных серьёзно пересмотреть своё представление о жизни, особенно о границах её существования.