Признаки инопланетной жизни могут скрываться в этих газах
Учёные определили многообещающий новый способ обнаружения жизни на далёких планетах, который основан на мирах, совершенно не похожих на Землю, и газах, которые редко рассматривались в поисках внеземной жизни.
В новой статье в Astrophysical Journal Letters исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде описывают эти газы, которые можно обнаружить в атмосферах экзопланет с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST).
Газы, называемые метилгалогенидами, состоят из метильной группы (CH3), присоединённой к атому галогена, такого как хлор или бром. На Земле их в основном производят бактерии, морские водоросли, грибы и некоторые растения.
Ключевой аспект поиска метилгалогенидов заключается в том, что похожие на Землю экзопланеты слишком малы и тусклы для JWST. Вместо этого телескопу придётся нацеливаться на более крупные экзопланеты, вращающиеся вокруг маленьких красных звёзд, с глубокими глобальными океанами и толстыми водородными атмосферами — так называемые Гайкеаны (Hycean). Люди не смогли бы дышать или выжить на этих мирах, но определённые микробы могут процветать в таких условиях.
"В отличие от землеподобной планеты, где атмосферный шум и ограничения телескопа затрудняют обнаружение биосигнатур, Гайкеаны предлагают гораздо более чёткий сигнал", — сказал Эдди Швитерман, астробиолог из UCR и соавтор статьи.
Исследователи считают, что поиск метилгалогенидов на Гайкеанах — оптимальная стратегия на данный момент.
"Кислород в настоящее время трудно или невозможно обнаружить на землеподобной планете. Однако метилгалогениды на мирах Гайкеанов предлагают уникальную возможность для обнаружения с помощью существующих технологий", — сказала Майкла Леунг, планетолог из UCR и первый автор статьи.
Кроме того, обнаружить эти газы может быть проще, чем искать другие типы биосигнатурных газов.
"Одно из больших преимуществ поиска метилгалогенидов в том, что вы потенциально можете найти их всего за 13 часов наблюдений на Джеймсе Уэббе. Это аналогично или даже значительно меньше времени телескопа, необходимого для обнаружения таких газов, как кислород или метан", — сказала Леунг. "Меньше времени с телескопом означает меньшую стоимость".
Хотя на Земле метилгалогениды производятся живыми организмами, в нашей атмосфере их концентрация низка. Поскольку Гайкеаны имеют совершенно иной состав атмосферы и вращаются вокруг другого типа звезды, эти газы могут накапливаться в их атмосферах и быть обнаружимыми за световые годы.
"Эти микробы, если мы их найдём, будут анаэробными. Они будут адаптированы к совершенно другой среде, и мы не можем себе представить, как она выглядит, за исключением того, что эти газы являются правдоподобным продуктом их метаболизма", — сказал Швитерман.
Исследование основано на предыдущих работах, изучавших различные биосигнатурные газы, включая диметилсульфид. Однако метилгалогениды кажутся особенно перспективными из-за их сильных полос поглощения в инфракрасном свете, а также потенциала для высокого накопления в атмосфере, где доминирует водород.
Хотя JWST в настоящее время является лучшим инструментом для этого поиска, будущие телескопы, такие как предлагаемая европейская миссия LIFE, могут сделать обнаружение этих газов ещё проще. Если LIFE запустят в 2040-х годах, как планируется, она сможет подтвердить наличие этих биосигнатур менее чем за день.
"Если мы начнём находить метилгалогениды на нескольких планетах, это будет означать, что микробная жизнь распространена по всей Вселенной", — сказала Леунг. "Это изменит наше понимание распространения жизни и процессов, ведущих к её возникновению".
В дальнейшем исследователи планируют расширить эту работу на другие типы планет и другие газы. Например, они провели измерения газов, исходящих из Солтон-Си, которые, по-видимому, производят галогенированные газы, такие как хлороформ.
"Мы хотим получить измерения других веществ, производимых в экстремальных средах на Земле, которые могут быть более распространены в других местах", — сказал Швитерман.
Исследователи признают, что прямое взятие проб атмосфер экзопланет пока невозможно. Однако достижения в технологиях телескопов и исследованиях экзопланет могут однажды приблизить нас к ответу на один из главных вопросов человечества: одиноки ли мы?
"Люди не посетят экзопланету в ближайшее время", — сказал Швитерман. "Но знание того, где искать и что искать, может стать первым шагом к обнаружению жизни за пределами Земли".