Будущий телескоп NASA может раскрыть тайну происхождения жизни

Учёные готовятся использовать предстоящую обсерваторию NASA Habitable Worlds Observatory (HWO) для проверки различных теорий происхождения жизни путём изучения экзопланет.

Исследователи под руководством Сукрита Ранджана из Университета Аризоны предлагают использовать HWO для поиска закономерностей распространения жизни на множестве экзопланет. Разные теории о зарождении жизни делают разные прогнозы о том, где и как часто она должна появляться. Наблюдая достаточное количество планет, эти теории можно проверить на реальных данных. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Теории происхождения жизни разделены на три основные группы:

• Сверхредкая жизнь: Некоторые теории предполагают, что для возникновения жизни требуется столько точных условий, что это невероятно маловероятно. Они предсказывают, что мы можем не найти другой жизни в пределах примерно 33 световых лет от Земли.
• Неизбежная жизнь: Другие теории, например, о зарождении жизни у щелочных гидротермальных источников, предполагают, что жизнь возникает легко везде, где есть базовые условия. Эта теория предсказывает, что жизнь обязательно появится на любой планете с жидкими океанами, щелочными источниками и богатой CO₂ атмосферой.
• Зависимая от среды: Многие теории указывают на конкретные требования к окружающей среде. Наиболее разработанный пример — необходимость ультрафиолетового излучения для возникновения жизни, причём требуются определённые уровни УФ-радиации.

Мощность HWO заключается в его способности обнаруживать химические признаки жизни в атмосферах планет. Даже обнаружение единственной биосферы опровергнет теории о сверхредкой жизни, в то время как отсутствие признаков жизни на 20–50 планетах поддержит гипотезу о редкости.

Более тонкие тесты становятся возможными при больших выборках. Моделирование показывает, что исследование как минимум 50 экзопланет может выявить корреляцию между прошлым УФ-облучением и наличием жизни, что напрямую проверит УФ-зависимые теории. Аналогично, корреляция между биосигнатурами и такими особенностями планет, как океаны или континенты, может подтвердить конкретные сценарии происхождения.

Исследование подчёркивает ключевое требование: для получения значимых данных необходимы большие выборки из 50 и более охарактеризованных планет. Этот вывод важен для проектирования HWO, отдавая предпочтение широким обзорам, а не детальному изучению меньшего количества миров.

Телескопу потребуется обнаруживать не только биосигнатуры, но и характеристики планет, такие как наличие океана, континентов и состав атмосферы. Наблюдения могут включать отслеживание изменения яркости планеты при её орбитальном движении для выявления бликов океана и признаков континентов, а также спектроскопические измерения для идентификации ключевых атмосферных газов.

Это исследование представляет собой значительный шаг вперёд в астробиологии. Вместо простого вопроса «Есть ли там жизнь?» учёные готовятся задать вопрос «Как начинается жизнь?». HWO не просто будет каталогизировать обитаемые миры, но и проверит фундаментальные теории о возникновении жизни, которые обсуждались веками. Понимание того, как начинается жизнь, может повлиять на поиск обитаемых миров, направить будущие миссии и помочь понять наше место во Вселенной.