Поиск внеземной жизни строится на выявлении биомаркеров — химических индикаторов, которые потенциально свидетельствуют о наличии живых организмов. Метан всегда вызывал неоднозначность в этом контексте, поскольку он возникает как в результате биологической деятельности, так и в результате геологических процессов, что усложняет его интерпретацию при поиске на других планетах.
Согласно недавнему исследованию, руководителями которого выступили ученые из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, метан может служить более достоверным показателем наличия жизни, чем предполагалось ранее. Используя новый инструмент моделирования, исследователи изучили химический состав атмосфер экзопланет и пришли к выводу, что обилие метана, сопровождаемое низким содержанием угарного газа, может свидетельствовать о биологической активности.
В обычных условиях геологические процессы также приводят к образованию монооксида углерода, в то время как микроорганизмы, наоборот, стремятся убрать его из атмосферы. В связи с этим, новая модель, разработанная учеными, демонстрирует, что метан в некоторых ситуациях может служить показателем наличия живых организмов.
Метан в качестве биомаркера: устройство BARBIE
Ранее метан рассматривался как неоднозначный биомаркер, поскольку его образование может быть связано как с геологическими процессами, так и с биологической активностью. Тем не менее, последние исследования указывают на то, что при обнаружении метана в значительных концентрациях и при отсутствии монооксида углерода вероятность его биологического происхождения возрастает. Для проверки этой гипотезы исследователи применили BARBIE (Bayesian Atmospheric Retrieval for Biosignatures), инструмент сложного моделирования атмосферы.
BARBIE использует байесовский метод – статистический подход к определению вероятности результатов на основе имеющихся данных, который предполагает корректировку вероятности при получении новой информации. В своей основе BARBIE представляет собой систему, предназначенную для оценки вероятности того, что конкретный состав атмосферы сформировался в результате биологической активности, а не исключительно геохимических процессов. Модель применяет спектроскопические данные и химическое моделирование для анализа взаимосвязей между различными газами и выявления того, можно ли их сочетание объяснить исключительно небиологическими процессами.
Анализ экзопланетных атмосфер, проведенный с использованием BARBIE, выявил, что высокое содержание метана при низком уровне окиси углерода трудно объяснить только геологическими факторами.
Программа применяет байесовский метод для оценки степени неопределенности в данных наблюдений, что способствует повышению точности прогнозов. Это критически важно при обработке данных, полученных космическими телескопами, например «Джеймс Уэбб», которые изучают экзопланеты на значительном удалении и должны различать биологические признаки от шумов приборов и других факторов. С помощью BARBIE исследователи теперь имеют возможность определять вероятность того, что атмосфера, содержащая метан, является результатом биологической активности, что упрощает поиск потенциально обитаемых планет.
Последствия для астробиологических исследований
Подтверждение результатов этого исследования может привести к пересмотру приоритетов в планировании будущих космических миссий. Телескоп «Уэбб» в настоящее время проводит анализ атмосфер экзопланет и способен предоставить первые конкретные данные о планетах с высоким содержанием метана и потенциально подходящих условиях, как описано в данном исследовании.
Ожидается, что запланированные на следующее десятилетие миссии, включая космический телескоп НАСА Habitable Worlds Observatory (HWO) и миссия ЕКА Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey (ARIEL), помогут более точно определить потенциальные объекты и обнаружить экзопланеты с атмосферами, пригодными для поддержания жизни.
Данное исследование имеет важное значение, поскольку оно предлагает ученым более понятный и доступный критерий для оценки возможности существования жизни на других планетах. Вместо поиска сложных сочетаний газов, для выявления потенциально обитаемых миров, может быть достаточно обнаружить метан в конкретной химической среде, что послужит надежным индикатором наличия жизни.
По мнению специалистов, для окончательного подтверждения наличия биосигнатуры необходимы дополнительные доказательства и наблюдения, позволяющие исключить редкие геологические явления, способные создавать иллюзию биологической активности.
Ознакомиться с исследованием, которое было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal, можно .