В прошлом году исследователи выявили в атмосфере экзопланеты, расположенной в 124 световых годах от Земли, диметилсульфид – соединение, которое на нашей планете способны производить только живые существа. Однако, авторы нового исследования, используя сложные методики, поставили под вопрос его присутствие в этой атмосфере.
Красный карлик K2-18 расположен относительно недалеко от Солнца, однако был открыт лишь в 2015 году. Это произошло из-за того, что, несмотря на массу, уступающую солнечной вдвое, он светит в 40 раз ярче нашей звезды. Вокруг этого карлика обращается планета K2-18 b — первая из известных планет, находящихся в обитаемой зоне, атмосферу которой удалось изучить методом спектрального анализа. Благодаря такому подходу, астрономы определяют, каким образом атмосфера планеты поглощает излучение звезды, и на основании этого делают предположения о её составе.
K2-18 b имеет диаметр, превышающий земной в 2,61 раза, и массу, в 8,63 раза большую земную. Ее приблизительная плотность составляет 2,67 тонны на кубометр, что вдвое меньше плотности Земли и на 70 процентов выше, чем у Нептуна. Такие планеты обычно классифицируют как субнептуны. Однако, эта планета расположена слишком близко к своей звезде, чтобы быть точной копией Нептуна. В частности, ожидается, что ее температура будет выше земной.
Первоначальные исследования позволили астрономам установить, что у K2-18 b существует плотная атмосфера, состоящая в основном из водорода. Кроме того, были обнаружены признаки метана и углекислого газа, совокупная доля которых в атмосфере не превышает одного процента.
В прошлом году было объявлено об открытии в местной атмосфере диметилсульфида. Каждому он хорошо известен, ведь именно это соединение серы отвечает за характерный освежающий аромат морского воздуха. Диметилсульфид вырабатывается водорослями и фитопланктоном, которые выделяют его в качестве продуктов метаболизма. Несмотря на то, что его можно синтезировать неорганическим путем, необходимые для этого процессы труднореализуемы за пределами лабораторных условий или промышленных предприятий. Это, закономерно, вызвало предположения о наличии на K2-18 b хотя бы простой жизни.
Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) опубликовали в The Astrophysical Journal Letters работу, в которой показали, что наличие диметилсульфида на K2-18 b вряд ли реально.
Для этой цели ученые использовали данные, полученные с космического телескопа «Джеймс Уэбб», где ранее были зафиксированы признаки диметилсульфида, и провели их повторный анализ. Благодаря моделированию, исследователи продемонстрировали, что добавление достаточного количества метана в данные делает их идентичными тем, на основе которых первоначально был обнаружен диметилсульфид.
Поскольку спектры поглощения излучения метана и диметилсульфида имеют области пересечения, возможность их различения зависит от интенсивности поступающего излучения. Однако звезда K2-18 крайне слабая, и до нас доходит ограниченное количество электромагнитных волн.
Альтернативный способ выявления признаков жизни – если бы в атмосфере K2-18 b присутствовало значительное количество диметилсульфида. Ученые, авторы недавней научной работы, попытались определить, какой уровень этого соединения позволил бы получить достаточно сильный сигнал в данных, полученных телескопом «Джеймс Уэбб». Однако расчеты показали, что для этого концентрация диметилсульфида должна превышать земную в 20 раз. Подобный уровень практически недостижим, поскольку существующие в биосфере количества фитопланктона или водорослей не способны обеспечить такую концентрацию.
Несмотря на это, новое исследование все же вселяет определенную надежду. В 2024 году телескоп «Джеймс Уэбб» начнет использовать дополнительный инструмент для поиска диметилсульфида на экзопланете K2-18 b, который ранее не применялся для этой цели. Этот инструмент способен улавливать волны в диапазоне от девяти до 13 микрометров. Ранее телескоп уже проводил изучение субнептуна в области около 3,4 микрометра. Благодаря расширенному диапазону измерений можно будет с большей уверенностью установить, присутствует ли там данное соединение в концентрациях, характерных для Земли.
Следует подчеркнуть, что, принимая во внимание общие положения, вероятность существования жизни, схожей с земной, на планете K2-18 b представляется крайне низкой. Водород обладает значительным парниковым эффектом, и атмосфера этой планеты, по всей видимости, очень плотная. Соответственно, фактическая температура на ее поверхности, вероятно, существенно выше, чем на Земле в любой момент ее развития, и может достигать 100 градусов Цельсия и более. В сочетании с высоким давлением на дне местной атмосферной оболочки вода там может находиться в суперкритическом состоянии.
В известных нам формах фотосинтетическая жизнь попросту не может существовать при таких условиях. Без фотосинтеза не будет и выделения диметилсульфида.
В случае, если это соединение будет обнаружено на планете K2-18b, несмотря на существующие представления, ученым потребуется кардинально пересмотреть свои взгляды на жизнь, в особенности на границы условий, пригодных для ее существования.