Найкращі сподівання знайти життя у космосі — це не прослуховування закодованих повідомлень чи подорож до далеких зір, а виявлення хімічних ознак життя в атмосферах екзопланет. Часто вважають, що це досягнення, на яке довго очікували, не під силу нашим нинішнім обсерваторіям, але результати нового дослідження показують: космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) може його отримати.
Більшість екзопланет, які ми виявили, знайдено транзитним методом. Це той випадок, коли для спостерігача планета проходить перед своєю зорею. Незважаючи на те, що ми не можемо спостерігати планету прямо, ми бачимо, як яскравість зорі спадає на частки відсотка. Якщо спостерігати зорі протягом певного відтинку часу, то можна виявити регулярне падіння яскравості, що вказує на наявність планети.
Яскравість зорі зменшується, бо планета блокує частину її світла. Але якщо планета має атмосферу, то невелика кількість світла пройде крізь неї, перш ніж досягти нас. Залежно від хімічного складу атмосфери, світло зорі на певних довжинах хвиль буде поглинуте. Це відобразиться в спектрі зорі у вигляді ліній поглинання. Астрономи давно навчилися ідентифікувати атоми та молекули за їхніми спектрами поглинання і випромінювання, тож, у принципі, ми можемо визначити склад атмосфери планети за допомогою транзитного методу.
Хоча ідея проста, втілити її в життя складно. З одного боку, світло зір — це не просто постійний потік світла. Є спалахи, зоряні плями та інша турбулентність, що спричиняють певний «шум» в спектрах. Через це важко навіть просто виявити падіння яскравості планети. Ба більше, екзопланета блокує менше відсотка світла зорі, тому його кількість, що проходить крізь її атмосферу, справді мізерна. Щоб виявити «внесок» атмосфери екзопланети у спектр зорі, треба спостерігати багато її транзитів і мати змогу отримувати дуже докладні спектри (для цього потрібні складні спектрографи — Ред.).
Хімічне походження молекул в атмосфера екзопланет. Авторськіправа на зображення: Claringbold, et al. Фото з сайту www.universetoday.com.
Астрономи виявили, наприклад, присутність води та органічних сполук в атмосфера кількох екзопланет, але це великі газові планети із густою атмосферою. Нам не вдалося зробити це для твердих екзопланет, що схожі на Землю. Наші телескопи просто недостатньо чутливі для цього. Але нове дослідження показує, що JWST може виявити певні хімічні біосигнатури залежно від їх кількості в атмосфері.
Наукова група змоделювала атмосферні умови для п’яти типів землеподібних екзопланет: планети-океану; вулканічно активної; такої, що зазнає сильного бомбардування невеликими небесними тілами; суперземлі та планети, схожої на Землю, в той період її розвитку, коли на ній виникло життя. Науковці припустили, що тиск на поверхні всіх цих планет становить менше 5 земних атмосфер, і розрахували спектри поглинання для кількох органічних молекул, таких як метан, аміак і чадний газ. Ці молекули можуть утворюватися і в небіологічних процесах, але вони є хорошою базовою лінією для підтвердження ідеї щодо виявлення цих елементів сучасними потужними телескопами.
Дослідники з’ясували: для екзопланети з достатньо густою атмосферою, космічний телескоп Джеймса Вебба, зокрема його інструмент NIRSpec G395M/H, може підтвердити присутність цих молекул протягом 10 транзитів планети. Це було б найлегше зробити з суперземлями та іншими екзопланетами з густою атмосферою, але це все ще можливо для потенційно населених планет.
Зважаючи на кількість потрібних транзитів, нашим найкращим шансом виявити біосигнатури за допомогою JWST були б екзопланети біля червоних карликів, такі як система Trappist-1, яка має кілька потенційно придатних для життя планет розміром із Землю. З огляду на збіг між біологічним і небіологічним походженням, спостережень JWST може бути недостатньо, щоб підтвердити існування життя, але це дослідження показує, що ми дуже близькі до такої можливості.
За інф. з сайту www.universetoday.com
