Теперь, когда обнаружены десятки экзопланет в обитаемых зонах из родительских звезд (и даже одна планета, которая имеет такие же характеристики, как и у Земли), встает следующий вопрос: какой из тих миров пригоден для жизни?
К огромному сожалению, ответ на этот вопрос пока не найден, но это никоем образом не останавливает учёных, разрабатывающих планы относительно поисков инопланетных «биомаркеров», которые могут быть уже «готовы» к обнаружению.
В новой статье, представленной «ArXiv» для печати, астрофизики Тимоти Брандт (Timothy Brandt) и Дэвид Спигель (David Spiegel) из Institute for Advanced Study, функционирующего при Принстонском университете (штат Нью-Джерси), сфокусировали свое внимание на поисках химической «подписи» кислорода, воды и хлорофилла в атмосферах экзопланет, подобных Земле. Кислород и вода, как известно, чрезвычайно важны для жизни. Хлорофилл — это биомолекула, которая также играет важную роль в процессах фотосинтеза на Земле. Фотосинтезом принято называть процесс «изъятия» энергии из солнечного света. Он протекает во всех растениях и некоторых микроорганизмах, таких как цианобактерии.
Логика исследователей такова: если им удастся обнаружить эти молекулы в атмосфере экзопланеты земного размера, то можно будет говорить о некой неизвестной формы внеземной жизни, которая научилась производить хлорофилл для «извлечения» энергии из излучения родительской звезды.
Тем не менее, обнаружить такие «сигналы» крайне проблематично, можно даже сказать, что для современных технологий — это практически нереально. Ввиду этого исследователи разработали несколько компьютерных моделей в целях создания гипотетической «второй Земли» и химических «подписей», которые можно было бы обнаружить издалека.
Ключевой вопрос, стоящий перед любым будущим космическим телескопом, созданным для поиска «второй Земли», заключается в контрасте. Несмотря на то, что для большинства экзопланет был проведен анализ спектроскопической «подписи», эти миры, как правило, либо характеризуются широкими орбитами (простирающимися за пределы обитаемой зоны), либо являются достаточно большими (как «горячие юпитеры»). Извлечь спектроскопический сигнал от небольшой экзопланеты, расположенной в зоне жизни своей родительской звезды, крайне сложно, так как свет от звезды будет подавлять любое излучение, отражаемое от экзопланеты.
Это именно тот случай, где на помощь могут прийти сложные модели: если удастся смоделировать атмосферу экзопланеты с компонентами, присущими земной атмосфере, можно установить, где именно следует искать «химические отпечатки» в данных.
Brandt и Spiegel создали несколько моделей ледяных, пустынных планет, мало чем похожих на Землю. Все их модели предполагали, что облачный покров экзопланеты составляет порядка 50 % от земного. После этого астрофизики смоделировали, какие химические «подписи» могли бы быть обнаружены в спектроскопическом сигнале. Безусловно, самый легко идентифицируемый сигнал — это исходящий от воды. К том уже его можно идентифицировать посредством технологий, доступных на сегодняшний день. Обнаружить кислород, согласно моделям, очень трудно. Ну, а что на счет хлорофилла?
По словам исследователей, она продемонстрировали, что «красный край» поглощения хлорофилла будет крайне сложно обнаружить, если облачный покров не будет намного ниже и/или доля растительности намного выше, чем на Земле. Если предположить, что внеземной хлорофилл имеет такие же оптические свойства, что и наземный пигмент, а облачные массы и растительность, аналогичны земным, то для обнаружения хлорофилла потребуется чтобы соотношение SNR (signal-to-noise ratio) был в 6 раз выше, чем для двухатомного кислорода, отмечают исследователи.
Они указывают, что хлорофилл будет характеризоваться таким же сильным сигналом, что и кислород, при условии, если облачный покров будут нулевым, или если у планеты будет более высокая доля покрытия суши растительностью.
Остаётся только ждать, так как пока невозможно преодолеть технические проблемы, препятствующие обнаружению хлорофилла на поверхности экзопланет. Учёные допускают, что первый намек на наличие инопланетной жизни может быть получен путём выявления «подписи» чего-то, что напоминает земную флору.
Но то, что эта гипотетическая форма внеземной жизни может извлекать энергию из света своей родительской звезды посредством некой формы фотосинтеза, вовсе не свидетельствует о наличии растительности на планете. Там может существовать совершенно другая жизнь, которую, как бы ни хотелось, учёным не удастся постичь полностью до тех пор, пока они не смогут рассмотреть её с близи.
Вполне возможно, что обнаружение близкой экзопланеты, богатой биомаркерами, и станет мотивацией к планированию межзвездного полёта.
