Назван газ, который может являться признаком инопланетной жизни

Причем совсем недавно зародившейся жизни, подобной той, что была на ранней Земле.

Команда астробиологов из Массачусетского технологического института (США) заявила, что если астрономы увидят в атмосфере экзопланеты газ изопрен, велика вероятность, что там есть жизнь.

Исследование принято к публикации в журнале Astrobiology, коротко о нем рассказывает Universe Today.

На сегодняшний день подтверждено 4375 экзопланет в 3247 системах, еще 5856 кандидатов ожидают подтверждения. В последние годы в исследованиях экзопланет начался переход от процесса открытия к изучению характеристик. 

Подавляющее большинство известных человечеству экзопланет обнаружено и подтверждено косвенными методами. По большей части астрономы полагались на метод транзита (транзитная фотометрия) и метод радиальной скорости (доплеровская спектроскопия) по отдельности или в комбинации. Это очень затрудняет определение характеристик атмосферы и поверхностей экзопланет.

Лишь в редких случаях астрономам удавалось получить спектры, которые позволили им определить химический состав атмосферы этой планеты. Это было либо результатом прохождения света через атмосферу экзопланеты, когда она проходила перед своей звездой, либо в тех немногих случаях, когда мы получали прямое изображение и могли изучить свет, отраженный от атмосферы экзопланеты.

Во многом это связано с ограничениями наших нынешних телескопов, у которых нет необходимого разрешения для наблюдения за небольшими каменистыми планетами, которые вращаются ближе к своей звезде. Астрономы и астробиологи считают, что именно эти планеты могут быть потенциально обитаемыми, но любой свет, отраженный от их поверхностей и атмосферы, подавляется светом, исходящим от их звезд.

Однако ситуация изменится, когда в космос отправятся инструменты следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба. Как только он будет развернут и введен в эксплуатацию, телескоп сможет наблюдать нашу Вселенную на более длинных волнах (в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне) и со значительно улучшенной чувствительностью. Телескоп также будет иметь серию спектрографов для получения данных о составе, а также коронографы, чтобы блокировать затемняющий свет звезд. Эта технология позволит астрономам охарактеризовать атмосферы небольших скалистых планет.

Поэтому астробиологи работают над созданием исчерпывающих списков потенциальных «биосигнатур», которые относятся к химическим соединениям и процессам, связанным с жизнью.

К ним относится газообразный кислород (O2), который необходим для большинства форм жизни на Земле и вырабатывается фотосинтезирующими организмами (растениями, деревьями, цианобактериями и т.д.). Эти же организмы метаболизируют углекислый газ (CO2). Также есть вода (H2O), которая необходима для жизни в той форме, в какой мы ее знаем, и метан (CH4), который выделяется при разложении органических веществ.

Поскольку вулканическая активность играет важную роль в обитаемости планеты, химические побочные продукты, связанные с вулканизмом — сероводород (H2S), диоксид серы (SO2), монооксид углерода (CO), газообразный водород (H2) и т.д. — также считаются биосигнатурами. 

Согласно новому исследованию, еще одна потенциальная биосигнатура, на которую следует обращать внимание — это углеводород изопрен (C5H8).

Изопрен представляет собой молекулу органического углеводорода, которая вырабатывается в качестве вторичного метаболита различными видами на Земле — лиственными деревьями, бактериями, растениями и животными. «Огромное разнообразие форм жизни (от бактерий до растений и животных), эволюционно далеких друг от друга, производят изопрен, что позволяет предположить, что это может быть некий ключевой строительный блок, который может создать жизнь и в других местах», — заявили исследователи.

Хотя изопрена на Земле, примерно столько же, сколько и метана, изопрен разрушается при взаимодействии с кислородом и кислородсодержащими радикалами. По этой причине авторы исследования решили сосредоточиться на бескислородной атмосфере. Эти среды преимущественно состоят из H2, CO2 и азота (N2), как изначальная атмосфера Земли.

Согласно исследованию, планета, на которой начинает зарождаться жизнь, будет иметь большое количество изопрена в своей атмосфере. Так было на Земле от 4 до 2,5 миллиардов лет назад, когда одноклеточные организмы были единственной жизнью, а фотосинтезирующие цианобактерии постепенно начали насыщать атмосферу Земли кислородом. В этом отношении изопрен можно использовать для характеристики планет, которые находятся в разгаре крупного эволюционного сдвига и закладывают основу для будущих типов животных.

Однако выявить эту потенциальную биосигнатуру будет непросто даже для телескопа Джеймса Уэбба.

«Ограничения в отношении изопрена как биомаркера:

1. Для обнаружения необходима скорость производства изопрена в 10-100 раз больше, чем на Земле;
2. Обнаружение спектральной характеристики изопрена в ближнем инфракрасном диапазоне может быть затруднено из-за присутствия метана или других углеводородов. Уникальное обнаружение изопрена будет сложной задачей, поскольку многие молекулы углеводородов имеют сходные спектральные характеристики в ближнем инфракрасном диапазоне. Но будущие телескопы, которые фокусируются на средней длине волны инфракрасного излучения, смогут уникальным образом обнаруживать спектральные особенности изопрена», — отметили исследователи.

Помимо телескопа Джеймса Уэбба, к 2025 году выйдет в космос телескоп Нэнси Грейс (Nancy Grace Roman Space Telescope), преемник миссии Hubble. Эта обсерватория будет иметь мощность «сто Хабблов», а ее новейшие инфракрасные фильтры позволят ей характеризовать экзопланеты самостоятельно и в сотрудничестве с другими обсерваториями. Также на Земле в настоящее время строится несколько наземных телескопов, которые будут оборудованы сложными спектрометрами, коронографами и адаптивной оптикой.

Фото: Shutterstock

Мой район