З'явилася нова стратегія виявлення планет, на яких може бути життя
Нове дослідження представило дієвий для поточних технологій метод виявлення придатних для життя світів і наявності життя за межами нашої планети.
Результати дослідження свідчать про те, що низький вміст вуглецю в атмосфері планети, який можна спостерігати за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), може вказувати на наявність рідкої води та, потенційно, життя.
Дослідження проведено міжнародною групою вчених та було зосереджено на вивченні складу планетних атмосфер.
Експерти припускають, що на планеті зі значно меншим вмістом вуглекислого газу, порівняно з іншими планетами в тій самій системі, може існувати рідка вода та, можливо, життя.
“Святим Граалем у науці про екзопланети є пошук придатних для життя світів і наявності життя, але всі ознаки, про які говорили до цього часу, були поза межами досяжності найновіших обсерваторій”, – сказав співавтор дослідження професор Жюльєн де Віт з Массачусетського технологічного інституту (MIT).
“Тепер у нас є спосіб дізнатися, чи є рідка вода на іншій планеті. І це те, до чого ми можемо дійти в найближчі кілька років”.
На сьогодні за межами нашої Сонячної системи виявлено понад 5 200 світів. Хоча у нас є технологія, яка дозволяє визначити, чи знаходиться планета в межах придатної для життя зони, не існує способу безпосередньо підтвердити, чи має планета рідку воду на поверхні та чи дійсно вона придатна для життя.
Дослідники відзначили особливість Землі порівняно з іншими планетами земного типу у нашій системі, Венерою та Марсом — вона має значно нижчий рівень вуглекислого газу у своїй атмосфері. Уе тому, що земні океани з часом поглинули величезну кількість вуглекислого газу, чого немає на Венері та Марсі.
“Ми припускаємо, що ці планети були створені подібним чином, і якщо ми бачимо одну планету з набагато меншим вмістом вуглецю зараз, то він, мабуть, кудись пішов”, – сказав Амаурі Тріод з Бірмінгемського університету.
“Єдиний процес, який міг би видалити таку кількість вуглецю з атмосфери, – це потужний колообіг води за участю океанів рідкої води”.
Секвестрація вуглецю в океанах і гірських породах Землі була ключовим фактором у підтримці її придатного для життя клімату. За сотні мільйонів років океани поглинули величезну кількість вуглекислого газу, яка майже дорівнює кількості, що сьогодні зберігається в атмосфері Венери.
“На Землі більша частина атмосферного вуглекислого газу була секвестрована в морській воді і твердих породах протягом геологічних періодів, що допомагало регулювати клімат і придатність до життя протягом мільярдів років”, – сказав ще один співавтор дослідження Фрідер Кляйн.
Команда припускає, що придатні для життя світи будуть демонструвати подібне виснаження атмосферного вуглекислого газу порівняно з їхніми сусідами.
“Після детального вивчення літератури з багатьох галузей, від біології до хімії та навіть секвестрації вуглецю в контексті зміни клімату, ми вважаємо, що якщо ми виявимо виснаження вуглецю, то це може бути вагомою ознакою наявності рідкої води та/або життя”, – сказав де Віт.
Дослідники окреслили стратегію пошуку придатних для життя планет шляхом пошуку ознак виснаження вуглекислого газу. Цей підхід був би особливо ефективним у системах типу “горошини в стручку”, де кілька планет схожого розміру обертаються близько одна до одної.
Спочатку астрономи могли б підтвердити наявність атмосфери, виявивши вуглекислий газ. Потім вони порівнювали вміст вуглекислого газу на цих планетах, щоб знайти суттєві відмінності.
“Вуглекислий газ є дуже сильним поглиначем в інфрачервоному діапазоні, і його можна легко виявити в атмосферах екзопланет”, – пояснив де Віт.
Однак те, що планета придатна для життя, не обов'язково означає, що вона заселена. Щоб підтвердити, чи може там існувати життя, команда пропонує астрономам шукати в атмосфері планети ще одну особливість: озон.
Дослідники кажуть, що якщо атмосфера планети має ознаки як озону, так і збідненого вуглекислого газу, це, ймовірно, придатний для життя та населений світ.
“Якщо ми бачимо озон, то ймовірність того, що він пов'язаний з вуглекислим газом, який споживається життям, досить висока”, – каже Тріод. “І якщо це життя, то це чудове життя. Це не просто кілька бактерій. Це буде біомаса планетарного масштабу, яка здатна переробляти величезну кількість вуглецю і взаємодіяти з ним”.
За оцінками команди, космічний телескоп “Джеймс Вебб” зможе вимірювати вміст вуглекислого газу і, можливо, озону в сусідніх багатопланетних системах, таких як TRAPPIST-1 — система з семи планет, яка обертається навколо яскравої зорі, що знаходиться всього за 40 світлових років від нас.
“TRAPPIST-1 — одна з небагатьох систем, де ми можемо проводити дослідження земної атмосфери за допомогою JWST”, – каже де Віт.
“Тепер у нас є дорожня карта для пошуку планет, придатних для життя. Якщо ми всі працюватимемо разом, відкриття, що змінять парадигму, можуть бути зроблені протягом наступних кількох років”.
Дослідження було опубліковане в журналі Nature Astronomy.