Поиск внеземной жизни: астрономы будут искать ключи в атмосферах далёких планет
Хотя Земля — единственное известное место во Вселенной с жизнью, её ингредиенты распространены повсюду. Обнаружение жизни за пределами Земли — главная цель современной астрономии и планетологии.
Благодаря телескопам нового поколения, таким как James Webb, учёные скоро смогут измерять химический состав атмосфер планет у других звёзд в надежде обнаружить химическую сигнатуру жизни.
Обитаемые экзопланеты
В нашей галактике Млечный Путь, по теоретическим расчётам, около 300 миллионов потенциально обитаемых планет. В пределах 30 световых лет от Земли есть несколько планет земного размера в обитаемой зоне. Астрономы уже открыли более 5000 экзопланет, включая сотни потенциально обитаемых, но эти методы дают информацию лишь о массе и размере планеты.
Поиск биосигнатур
Чтобы обнаружить жизнь на далёкой планете, астробиологи будут изучать звёздный свет, взаимодействовавший с её атмосферой или поверхностью. Если атмосфера или поверхность преобразованы жизнью, свет может нести ключ — «биосигнатуру».
Например, после появления фотосинтезирующих водорослей 2,4 миллиарда лет назад атмосфера Земли наполнилась свободным кислородом, оставив сильную и легко обнаруживаемую биосигнатуру в проходящем свете.
Узоры поглощённого света определяются составом материала. Измеряя конкретный «цвет» света от планеты, можно узнать состав её атмосферы или поверхности. Этот метод позволяет распознать газы, связанные с жизнью, — кислород или метан, — которые оставляют специфические спектральные подписи. Также можно обнаружить характерные цвета на поверхности, например, пигменты хлорофилла растений.
Телескопы в космосе и на Земле
Для обнаружения таких тонких изменений в свете нужны невероятно мощные телескопы.
- James Webb Space Telescope (начал работу в июле 2022 года) уже способен обнаруживать слабые химические сигнатуры. В ближайшие месяцы он будет нацелен на TRAPPIST-1e — потенциально обитаемую планету земного размера в 39 световых годах от Земли. Однако Webb может анализировать лишь несколько ближайших миров и не способен обнаружить наличие несвязанного кислорода — самого сильного сигнала жизни.
- Будущие космические телескопы планируют блокировать яркий свет звезды-хозяина, чтобы изучать отражённый свет планеты (с помощью внутренних масок или внешних конструкций, похожих на зонтик).
- Наземные телескопы нового поколения (Giant Magellan Telescope, Thirty Meter Telescope, European Extremely Large Telescope), несмотря на искажения земной атмосферы, смогут исследовать атмосферы ближайших планет на предмет кислорода.
Биология или геология?
Даже с самыми мощными телескопами ближайших десятилетий астробиологи смогут обнаруживать только сильные биосигнатуры, производимые мирами, полностью преобразованными жизнью.
Большинство газов, выделяемых земной жизнью (например, метан), могут иметь и небиологическое происхождение. Кислород производит и фотосинтез, и солнечный свет, расщепляющий молекулы воды. Существует вероятность обнаружения ложноположительных сигналов.
Чтобы исключить их, астрономам необходимо хорошо понять интересующую планету и определить, могут ли её геологические или атмосферные процессы имитировать биосигнатуру. Следующее поколение исследований экзопланет обладает потенциалом, чтобы предоставить необычайные доказательства существования жизни.