Фосфин впервые обнаружен в атмосфере коричневого карлика
Фосфин недавно вызвал оживленные дискуссии в астрономии после его спорного обнаружения в атмосфере Венеры. Хотя на каменистых планетах, подобных Венере, фосфин может иметь биологическое происхождение, он относительно распространен у газовых гигантов и коричневых карликов — «неудавшихся звезд», массивнее Юпитера, но недостаточно массивных для запуска термоядерного синтеза водорода.
Новое исследование, основанное на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), впервые обнаружило фосфин в атмосфере коричневого карлика в другой звездной системе. Ключом к открытию стала металличность объекта.
В астрономии металличность — это содержание элементов тяжелее водорода и гелия. Старые звезды, как правило, имеют низкую металличность. Наше Солнце обладает относительно высокой металличностью, но в «толстом диске» Галактики есть более старые объекты с низкой металличностью.
Используя инструмент NIRSpec на JWST, команда наблюдала коричневый карлик Wolf 1130C в толстом диске. В его спектре был четкий сигнал поглощения около 4.3 мкм — именно там, где ожидается фосфин.
Почему его раньше не находили?
У Юпитера и Сатурна много фосфина, и его сигнал виден, потому что в их верхних атмосферах нет диоксида углерода (CO2). CO2 имеет сильные линии поглощения в той же спектральной области, что и фосфин, и может заглушить его более слабый сигнал.
В верхних атмосферах Юпитера и Сатурна холодно, поэтому углерод там в основном содержится в метане (CH4), который не мешает детектированию фосфина. Однако атмосферы коричневых карликов, таких как Wolf 1130C (в 44 раза массивнее Юпитера), гораздо теплее из-за реакций синтеза (например, дейтерия) в ядре. Эта температура способствует образованию CO2 — по крайней мере, у объектов с высокой металличностью.
Сигнал фосфина был так ясен у Wolf 1130C именно из-за его низкой металличности: у него очень мало CO2 по сравнению с другими коричневыми карликами. Таким образом, фосфин, вероятно, присутствует и у других коричневых карликов, но его сигнал маскируется более сильным сигналом CO2.
Исследователи также доказали, что фосфин образовался в самом коричневом карлике, а не был получен от двух звезд-компаньонов в этой тройной системе.
Последствия для поиска жизни
Хотя фосфин на газовых гигантах или коричневых карликах имеет чисто химическую природу, это открытие осложняет его использование как биомаркера. Его линия поглощения совпадает с линией гораздо более распространенного CO2, который биомаркером не является.
Тот факт, что в атмосфере Венеры также много CO2, дополнительно осложняет интерпретацию предыдущих находок фосфина там. Это исследование подчеркивает необходимость тщательной проверки данных при поиске новых биомаркеров.