Вчені переосмислюють способи виявлення інопланетного життя, зосереджуючись на планетах, які значно відрізняються від Землі. Замість того, щоб шукати такі звичні біосигнатури, як кисень, вони досліджують метилгалогеніди – гази, що виробляються мікробами на Землі, які легше виявити в густих водневих атмосферах планет Гікея. Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) міг виявити ці гази всього за кілька годин, що зробило пошук позаземного життя ефективнішим, ніж будь-коли.
Новий шлях до пошуку інопланетного життя
Вчені відкрили новий спосіб пошуку життя на далеких планетах, зосередившись на світах, які дуже відрізняються від Землі, і на газах, які були здебільшого пропущені під час полювання на позаземне життя. У недавньому дослідженні Astrophysical Journal Letters дослідники з Каліфорнійського університету в Ріверсайді виділяють групу газів, які можуть служити потенційними біосигнатурами. Ці гази, відомі як метилгалогеніди, можна виявити в атмосферах екзопланет – планет за межами нашої Сонячної системи – за допомогою JWST.
Метилгалогеніди — це хімічні сполуки, що складаються з метильної групи (один атом вуглецю та три атоми водню), приєднаної до атома галогену, такого як хлор або бром. На Землі їх переважно виробляють бактерії, морські водорості, гриби та деякі рослини.
Біосигнатури — це хімічні, фізичні або біологічні індикатори, які дозволяють припустити наявність життя. Це можуть бути певні гази в атмосфері планети, органічні молекули або візерунки у світлі, які вказують на біологічну активність. Вчені шукають біосигнатури на екзопланетах, щоб визначити, чи може існувати життя за межами Землі.
Гіцейські планети: краща ціль для виявлення
Основна проблема у виявленні цих газів полягає в тому, що схожі на Землю екзопланети занадто малі та тьмяні, щоб JWST міг їх спостерігати в деталях. Натомість JWST мав би прагнути до більших екзопланет, що обертаються навколо малих червоних зірок, з глибокими глобальними океанами та товстою водневою атмосферою, які називаються планетами Гіцея. Люди не могли дихати або виживати в цих світах, але деякі мікроби могли процвітати в таких середовищах.
Унікальна перевага біосигнатури
«На відміну від планети, схожої на Землю, де атмосферний шум і обмеження телескопа ускладнюють виявлення біосигнатур, планети Hycean пропонують набагато чіткіший сигнал», — сказав Едді Швітерман, астробіолог UCR і співавтор статті. Дослідники вважають, що пошук галогенідів метилу в гікейських світах є оптимальною стратегією на даний момент часу.
«Кисень зараз важко або неможливо виявити на планеті, схожій на Землю. Однак галогеніди метилу в гікейських світах пропонують унікальну можливість для виявлення за допомогою існуючих технологій», — сказала Мікаела Леунг, планетолог UCR і перший автор статті.
Швидкість і ефективність з JWST
Крім того, знайти ці гази може бути легше, ніж шукати інші типи біосигнатурних газів, що свідчать про життя.
«Одна з великих переваг пошуку метилгалогенідів полягає в тому, що ви потенційно можете знайти їх всього за 13 годин з Джеймсом Веббом. Це схоже або набагато менше, ніж час, який знадобиться телескопу, щоб знайти такі гази, як кисень або метан», — сказав Леунг. «Менше часу з телескопом означає, що це дешевше».
Чи може життя процвітати в екстремальних умовах?
Хоча форми життя справді виробляють метилгалогеніди на Землі, газ міститься в низькій концентрації в нашій атмосфері. Оскільки гікейські планети мають такий різний атмосферний склад і обертаються навколо зірок іншого типу, гази можуть накопичуватися в їх атмосферах і бути помітними на відстані світлових років.
«Ці мікроби, якби ми їх знайшли, були б анаеробними. Вони були б адаптовані до зовсім іншого типу середовища, і ми не можемо уявити, як це виглядає, за винятком того, що ці гази є правдоподібним результатом їхнього метаболізму», — сказав Швітерман.
Спираючись на попередні дослідження
Дослідження базується на попередніх дослідженнях різних біосигнатурних газів, включаючи диметилсульфід, ще одну потенційну ознаку життя. Однак галогеніди метилу видаються особливо перспективними через їх сильні властивості поглинання в інфрачервоному світлі, а також їх потенціал для високого накопичення в атмосфері, де переважає водень.
Хоча Джеймс Вебб наразі є найкращим інструментом для цього пошуку, майбутні телескопи, як і запропонована європейська місія LIFE, можуть зробити виявлення цих газів ще легшим. Якщо LIFE запустять у 2040-х роках, як запропоновано, він зможе підтвердити наявність цих біосигнатур менш ніж за добу.
«Якщо ми почнемо знаходити галогеніди метилу на кількох планетах, це приведе до висновку, що мікробне життя поширене у всьому Всесвіті», — сказав Леунг. «Це змінило б наше розуміння розподілу життя та процесів, які призводять до виникнення життя».
Розширення пошуку життя
Рухаючись вперед, дослідники планують розширити цю роботу на інших типах планет та інших газах. Наприклад, вони виміряли гази, що виходять із моря Солтона, яке, здається, виробляє галогеновані гази, такі як хлороформ. “Ми хочемо отримати вимірювання інших речей, вироблених в екстремальних умовах на Землі, які можуть бути більш поширеними в інших місцях”, – сказав Швітерман.
Основне запитання: чи ми самотні?
Незважаючи на те, що дослідники розширюють межі виявлення, вони визнають, що пряме взяття зразків атмосфери екзопланет залишається за межами поточних можливостей. Проте прогрес у телескопічних технологіях і дослідженні екзопланет одного разу може наблизити нас до відповіді на одне з найбільших питань людства: чи ми самотні?
«Люди не збираються найближчим часом відвідувати екзопланети», — сказав Швітерман. «Але знання того, де шукати і що шукати, може стати першим кроком у пошуку життя за межами Землі».