Пригодные для жизни миры: новая стратегия выявления планет, на которых может существовать жизнь
В новом исследовании представлен революционный метод обнаружения пригодных для жизни миров и наличия жизни за пределами нашей планеты.
Согласно полученным результатам, низкое содержание углерода в атмосфере планеты, наблюдаемое космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), может указывать на наличие жидкой воды и, возможно, жизни.
Исследование было проведено международной группой ученых под руководством Массачусетского технологического института (MIT) и Бирмингемского университета. Исследование было направлено на изучение состава планетарных атмосфер.
Изучение пригодных для жизни миров
Эксперты предполагают, что земная планета, содержащая значительно меньше углекислого газа по сравнению с другими в той же системе, может быть прибежищем жидкой воды и, возможно, жизни.
"Святой Грааль в науке об экзопланетах - поиск пригодных для жизни миров и наличие жизни, но все признаки, о которых говорили до сих пор, были недоступны для новейших обсерваторий", - говорит соавтор исследования профессор Жюльен де Вит.
"Теперь у нас есть способ узнать, есть ли на другой планете жидкая вода. И к этому мы можем приступить уже в ближайшие несколько лет".
На сегодняшний день за пределами нашей Солнечной системы обнаружено более 5200 миров. Хотя у нас есть технологии, позволяющие определить, находится ли планета в пригодной для жизни зоне, нет способа напрямую подтвердить, есть ли на ее поверхности жидкая вода и действительно ли она пригодна для жизни.
Исследователи отметили отличительную особенность Земли по сравнению с Венерой и Марсом - на ней значительно ниже уровень углекислого газа в атмосфере. Земные океаны со временем поглотили огромное количество углекислого газа, чего не наблюдается на Венере и Марсе.
"Мы предполагаем, что эти планеты были созданы одинаковым образом, и если мы видим, что на одной из планет сейчас гораздо меньше углерода, значит, он куда-то делся", - говорит Триауд. "Единственный процесс, который мог бы удалить такое количество углерода из атмосферы, - это мощный круговорот воды, включающий океаны жидкой воды".
Атмосферный диоксид углерода
Секвестрация углерода в океанах и горных породах Земли сыграла ключевую роль в поддержании ее пригодного для жизни климата. За сотни миллионов лет океаны поглотили огромное количество углекислого газа, почти равное тому, что сохраняется в атмосфере Венеры сегодня.
"На Земле большая часть атмосферного углекислого газа была поглощена морской водой и твердыми породами в течение геологического времени, что помогло регулировать климат и пригодность для жизни в течение миллиардов лет", - говорит соавтор исследования Фридер Кляйн.
Команда предполагает, что пригодные для жизни миры будут демонстрировать аналогичное истощение атмосферного углекислого газа по сравнению со своими соседями.
"После тщательного анализа литературы по многим направлениям - от биологии до химии и даже секвестрации углерода в контексте изменения климата - мы считаем, что если мы обнаружим истощение углерода, то это будет весомым признаком наличия жидкой воды и/или жизни", - сказал де Вит.
Стратегия прорыва
Исследователи изложили стратегию поиска пригодных для жизни планет путем поиска признаков истощения углекислого газа. Такой подход будет особенно эффективен в системах типа "горошина в горошине", где несколько планет схожего размера вращаются рядом друг с другом.
Вначале астрономы могли бы подтвердить наличие атмосфер, обнаружив углекислый газ. Затем они сравнят содержание углекислого газа на этих планетах, чтобы найти существенные различия.
"Углекислый газ - очень сильный поглотитель в инфракрасном диапазоне, и его легко обнаружить в атмосферах экзопланет", - пояснил де Вит. "По сигналу углекислого газа можно определить наличие атмосферы экзопланеты".
Однако то, что планета пригодна для жизни, не обязательно означает, что она обитаема. Чтобы подтвердить, существует ли жизнь на самом деле, команда предлагает астрономам поискать еще одну особенность в атмосфере планеты - озон.
Будущие исследования пригодных для жизни миров
Исследователи утверждают, что если в атмосфере планеты присутствуют признаки озона и обедненного углекислого газа, то она, скорее всего, является пригодной для жизни и обитаемой.
"Если мы видим озон, то велика вероятность того, что он связан с углекислым газом, потребляемым жизнью", - говорит Триауд. "И если это жизнь, то жизнь славная. Это будет не просто несколько бактерий. Это будет биомасса планетарного масштаба, способная перерабатывать огромное количество углерода и взаимодействовать с ним".
По оценкам команды, космический телескоп НАСА "Джеймс Уэбб" сможет измерить содержание углекислого газа и, возможно, озона в близлежащих многопланетных системах, таких как TRAPPIST-1 - семипланетная система, вращающаяся вокруг яркой звезды всего в 40 световых годах от Земли.
"TRAPPIST-1 - одна из немногих систем, где мы можем проводить исследования земной атмосферы с помощью JWST", - говорит де Вит. "Теперь у нас есть дорожная карта для поиска пригодных для жизни планет. Если мы будем работать вместе, то в ближайшие несколько лет можно будет совершить открытия, меняющие парадигму".
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
