Можно ли распознать жизнь на экзопланете
Недавно в ТрВ-Наука публиковалась дискуссия о вероятности зарождения жизни на подходящей планете. Это та вероятность, о которой можно теоретизировать, но которую нельзя измерить, покуда нам известен лишь один случай. Нужен хотя бы еще один, и тогда уже можно оценить эту вероятность с точностью до порядка величины. Разговоры на эту тему ведутся давно, этим, в частности, занимается наука под названием «астробиология». Обретет ли эта наука предмет наблюдения?
Исходя из данных космического телескопа «Кеплер», можно приблизительно оценить вероятное расстояние до ближайших землеподобных планет у солнцеподобных звезд. Это не простая оценка — она требует экстраполяции от короткопериодических планет (которые легко обнаруживаются) к длиннопериодическим (чей год сравним с земным), которых «Кеплер» почти не видел. Результат — около 15 или 20% звезд типа Солнца имеют землеподобные планеты в зоне обитаемости. Вероятное расстояние до ближайшей подобной планеты оказывается в пределах 20 световых лет.
Как убедиться, что на планете, находящейся дальше десяти световых лет от нас, есть жизнь? Конечно, искать ее признаки нужно прежде всего в атмосфере планеты. В принципе, можно изучать отраженный спектр (например, так называемый красный край в альбедо, связанный с хлорофиллом), но до его детектирования еще так далеко, что остановимся на искомых признаках в спектре поглощения атмосферы. Есть ли шанс увидеть признаки жизни в спектре поглощения света звезды атмосферой транзитной планеты? Или, что сложней, увидеть их в спектре собственного теплового излучения планеты? Эти признаки по-русски называются биомаркерами (что неудачно, поскольку есть пересечение с медицинским термином); в англоязычной литературе преобладает термин biosignature. Общеизвестный биомаркер — кислород, точнее, линии поглощения О2 или озона О3. Простой и неправильный ответ на вопрос «как обнаружить жизнь?» — зарегистрировать на экзопланете кислород и приписать его происхождение фотосинтезу.
Вот один из контрпримеров.
Кислород может образовываться при фотодиссоциации молекул воды. Легкий водород улетает в космос, тяжелый кислород остается. Если планета находится в зоне жизни агрессивного красного карлика, излучающего много рентгена и ультрафиолета, то диссоциировать может вся вода. Если воды изначально было достаточно, планета может оказаться с кислородной атмосферой с давлением 100 бар — как на Венере, только с кислородом вместо СО2. И какая там жизнь?
Есть и другие, не столь радикальные варианты высвобождения кислорода. Таким образом, казалось бы самый надежный биомаркер на самом деле совсем не безусловен и требует осторожного подхода. Есть и другие биомаркеры — метан (есть на Марсе и в огромном количестве на Титане), закись азота N2O и несколько других летучих соединений. Однако остановимся на кислороде — на Земле он самый заметный знак жизни: легко детектируется, сильно поглощает излучение в инфракрасной области, летучий, химически активный. В свое время при выборе частотного диапазона проекта космического интерферометра TPF (Terrestrial Planet Finder — Детектор планет земного типа) решили, что надо опираться на кислород, так как «для нормальной землеподобной планеты, расположенной в зоне обитания, О2 — надежный индикатор жизни» (DesMarios et al. 2002). С тех пор прошло много времени, проект TPF закрыли, а к кислороду в качестве биомаркера стали относиться с бо?льшим скепсисом. Дело в том, что есть процессы высвобождения кислорода, конкурирующие с фотосинтезом даже для планет в зоне обитаемости.
Землю страхует от фотолиза водяного пара так называемая холодная ловушка — зона с минимальной температурой в верхнем слое тропосферы. Там пар конденсируется и в конечном счете выпадает в виде осадков. В результате его концентрация в стратосфере становится почти на три порядка меньше. Без холодной ловушки пар достигает высот, облучаемых жестким ультрафиолетом, где молекула воды диссоциирует, водород улетает, а атом кислорода остается и сбивает с толку удаленного наблюдателя. По оценкам Wordsworth, Pierrehumbert (2013) этот процесс может нагнать до 0,15 бар кислорода. Дальше сам кислород создает холодную ловушку и фотолиз воды прекращается, но такого количества кислорода вполне достаточно, чтобы принять его за биогенный.
Чтобы холодная ловушка функционировала изначально, нужна фоновая атмосфера из устойчивого газа, который не способен конденсироваться или химически связываться. Лучший для этого газ — азот; годится и более редкий аргон. Поэтому, если мы видим много кислорода в атмосфере планеты в зоне обитаемости, прежде всего надо проверить, есть ли там азот. Это не так просто — молекула N2 не дает линий поглощения в видимом и инфракрасном диапазоне. Зацепиться можно за парные молекулы (N2)2, в некотором количестве присутствующие в азотной атмосфере. Но их вклад в поглощение не столь велик. Величину эффекта оценивали Schwieterman et al. (2015). Представление о результате дает рис. 2, где приведен смоделированный транзитный спектр Земли (как если бы наблюдать Землю на фоне Солнца) с азотом и без него. Эффект измерим, но для наблюдений с большого расстояния удручающе мал.
Впрочем, азот — весьма распространенный элемент. В Солнечной системе он доминирует в атмосферах Земли и Титана, а в толстой атмосфере Венеры азота в три раза больше, чем в земной. Видимо, когда-то Венера тоже имела азотную атмосферу. Это прочная молекула и к тому же достаточно тяжелая, поэтому азотная атмосфера устойчива. Так что недостаток азота при наличии воды и кислорода в атмосфере планеты — скорее патология, чем правило. Поэтому, если все-таки будет обнаружен кислород у планеты земного типа в зоне обитаемости, к этому стоит отнестись очень серьезно. Скорее всего, на планете есть и азот и холодная ловушка. Конечно, «отнестись серьезно» не значит «пить шампанское за открытие» — вполне возможно, что жизнь во Вселенной, особенно фотосинтезирующая жизнь, — гораздо более редкий феномен, чем абиогенный кислород у планеты в зоне жизни.
Есть и другие варианты высвобождения большого количества кислорода. Например, фотолиз СО2. Этот случай распознается по большому количеству СО2 в атмосфере. Если планета сухая, то подавляется основной сток кислорода — каталитическая рекомбинация углекислого газа. В этом случае в атмосфере не должно быть паров воды.
В целом, биомаркеры во главе с кислородом дают лишь указание: «Смотрите внимательней!». В приложение к биомаркеру нужен контекст — всё, что известно о планете и родительской звезде, всё, что можно выяснить с помощью моделей. В ближайшей перспективе добыть необходимый контекст будет непросто даже для транзитных планет, тем более у звезд класса G.
Кроме биомаркеров существуют и антибиомаркеры — детектируемые примеси в атмосфере, которые свидетельствуют о необитаемости планеты. Наиболее часто обсуждаемый — угарный газ СО — не потому, что он ядовит для человека (наоборот — хорошая пища для фотосинтезирующих организмов), а потому, что свидетельствует об отсутствии воды. СО легко идентифицируется в спектре поглощения атмосферы планеты. Но и здесь нет однозначности, например, Schwieterman et al. (2019) показали, как биосфера может производить CO в детектируемых количествах.
В целом надежды на скорое обнаружение жизни на экзопланетах довольно призрачны. Скорее всего, первыми будут исследованы атмосферы планет в зоне обитаемости красных карликов — их много, вероятность транзитов велика (и уже найдены близкие транзитные планеты), вклад поглощения атмосферой планеты на фоне звезды на два порядка выше, чем для пары Земля — Солнце. Возможно, там будут обнаружены биомаркеры, но как раз для планет у звезд класса М цена биомаркеров наименьшая. Именно у них интенсивней всего идет фотолиз воды и СО2, именно у них в ранней молодости звезды может идти катастрофический фотолиз, способный дать кислородную атмосферу превосходящую по толщине углекислотную венерианскую.
Транзитные планеты в зоне обитаемости звезд типа Солнца, вероятно, будут найдены на расстоянии порядка сотни световых лет (сейчас известно несколько штук на расстоянии больше тысячи световых лет). Исследование их атмосфер в принципе не безнадежно. Гораздо большие перспективы могли бы дать космические интерферометры с прямым наблюдением близких нетранзитных планет. Увы, соответствующие проекты закрыты. Но будем надеяться на прогресс методов наблюдения. Настанет время, когда начнутся серийные открытия близких аналогов Земли. Вот тогда и начнется погоня за биомаркерами!
А сейчас состояние дел можно подытожить следующим образом.
Надежных биомаркеров как таковых не существует.
Значение биомаркера (как и антибиомаркера) сильно зависит от контекста: тип звезды, интенсивность облучения планеты, ее масса, водяной пар, другие составляющие атмосферы.
Есть, пожалуй, один случай довольно надежного (но не стопроцентного) признака фотосинтезирующей жизни: землеподобная планета в зоне обитаемости звезды класса G с большим количеством атмосферного кислорода. Для полной уверенности нужно убедиться, что там есть труднообнаружимый азот. Хотя шансы, что его там нет, достаточно малы, и при открытии нескольких подобных планет уже можно пить шампанское. А когда это произойдет — и про­изойдет ли вообще — можно только гадать.
Борис Штерн
DesMarais et al., 2002, Astrobiology, Vol. 2, Iss. 2, pp. 153?181.
Edward W. Schwieterman et al., 2015, The Astrophysical Journal, Vol. 810, Iss. 1, article id. 57, p. 15.
Edward W. Schwieterman et al., 2019, The Astrophysical Journal, Vol. 874, No 1.
Wordsworth Robin; Pierrehumbert Raymond, 2013, The Astrophysical Journal Letters, Vol. 785, Iss. 2, article id. L20, p. 4.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - ...
Последние аномальные новости

Внутри нейтронных звезд нашли аномальную материю

Вокруг Проксимы Центавра вращаются две планеты

Гнома сняли в Канаде

Голос в голове привел мужчину к богатству

Гусеницы выгнали женщину из дома

Доказано существование оси зла во Вселенной

Есть ли времена года на других планетах

Искусственное поддержание климата может нанести серьезный урон

Кавказская демонология

Когда Нибиру ударит в колокола

Космические войска Японии станут частью системы США

Магические свойства папоротника

НЛО следил за кораблем Dragon Crew

Парня испугал странный инцидент в психбольнице

Плюшевый робот готов обнять всех желающих

Подземные базы в загадочной Зоне-51

Признаки того, что вы - потомственная ведьма

Природа тоже умеет бомбить граффити

Раньше у Марса были кольца

Сиамские близнецы отказались от разделения

Технологию 5G в России проверят на крысах

Туристические маршруты по мистическим местам

Чем отличаются реки Земли, Марса и Титана

Что происходило в аномальной зоне Мичиганского треугольника

Древняя пуля найдена на Марсе

Медузоподобное НЛО заметили над Иллинойсом

Несколько НЛО пролетели около МКС

НЛО сняли во время захода Солнца

Подводная база пришельцев в Тихом океане

Черный треугольный НЛО на орбите Солнца

Актер готов рассказать о встрече с НЛО

Астероид размером с футбольное поле приблизится к Земле

Банши атакуют Техас

Больше сотни слонов загадочным образом погибли в Ботсване

Военные показали Трампу сверх-оружие и скоро его увидят все

Вокруг черной дыры должны возникать световые кольца

Европейцы не повлияли на строительство статуй на острове Пасхи

Женщина ушла с работы пораньше и разбогатела

Загадочная история перевала Дятлова

Загадочное поведение необычных звезд

ИИ научили гадать на кофейной гуще

Индийский мальчик, который предвидел мировой кризис

Инопланетяне после коров примутся за людей

Как рассчитать биологический возраст человека

Китай приступит к поиску инопланетян в сентябре

Кто может стать будущим королем мира

Лучшие фильмы про киборгов

Модель поможет найти залежи водного льда на Луне

Найдена разгадка происхождения свитков Мертвого моря

Найдены источники инопланетных радиосигналов

Обезьяны в Индии соблюдают социальное дистанцирование

Объяснили происхождение пирамид в Мексике

Падение крупного астероида стало причиной возникновения жизни

Самый старый мужчина в мире раскрыл секрет долголетия

Странное явление вблизи поселка Верховье

Существует огромное количество пророчеств об эпидемиях

Хозяйка воссоединилась с потерявшейся 10 лет назад кошкой

Чупакабра на Южном Урале

Шестое массовое вымирание ускоряется

Черный купол найден на Луне

Актер рассказал подписчикам о встрече с НЛО

В Великобритании наступил полный абзац

В космосе обнаружены две странные вспышки

Встреча с инопланетянами во Франции

Город инопланетян найден на снимках Аполлона-15

Загадки русского Стоунхенджа в Подмосковье

Загадочная картинка убивает смартфоны Samsung

Знаменитые здания с привидениями

Зонд инопланетян назвали водородным айсбергом

Инопланетяне пристально следят за нами

История о том, как кошки сквозь стены проходили

Когда начнется эра электрических самолетов

Круг на поле со скрытым кодом в Уилтшире

Муравьиный круг смерти

НЛО следили за запуском корабля Dragon

Почему засекретили изучение лунного грунта

Самые необычные школы

Сколько метеоритов падает на Землю каждый год

Управлять звездолетом с помощью экранов

Четырехрукий робот будет собирать фрукты

Артефакты древней цивилизации нашли на Марсе

Бермудский треугольник, лощина черного бамбука и другие жуткие места

Воронежец записал на видео НЛО

За мифами о Зоне 51 стоят реальные тайны

Как с помощью смартфона поймать призрака

Компания SpaceX впервые запустила астронавтов

Корпорация Microsoft заменит журналистов на роботов

Крест и статуя овцы найдены на Марсе

Леденящие душу истории. Дом вдовы

Леденящие душу истории. Змея

Леденящие душу истории. Мамочка моя

Миру грозит новый апокалиптический вирус

Монстр озера Лох-Ри

Мужчина искупался в токсичном озере

На кибертраке прокатились по тоннелю под Лос-Анджелесом

НЛО на картине Доменико Гирландайо

НЛО наблюдает за исторической миссией Аполлон-11

Новый инструмент начал поиск каменных экзопланет

Почему в парке Саванны не советуют гулять с младенцами

Призрак выбежал из закрытого лифта

Рассказ вымышленного героя на основе реальной истории

Русские Несси или плод богатой фантазии

Самолеты Зоны 51. Реальная техника

Секреты литотерапии

Странная смерть экстрасенса Пэта Прайса

Существа с прозрачной кожей

Тайна Атлантиды в загадочном нацистском бункере

Треугольный НЛО над Аризоной

Черт из Лабынкыра

Что за НЛО пролетело над Сибирью

Как начать торговать бинарными опционами у брокера Binary Options 360

Вендиго это популярный монстр из легенд

Горячие звезды запретили образовываться планетам

Дети Индиго. Фальшивый феномен или реальные люди будущего

Земля становится непригодной для жизни

Золотодобыча в Перу повлияла на IQ жителей

Зомби-пожары проснулись в Арктике

Зонд пролетит через хвост ядовитой кометы

Китай опроверг версию о происхождении коронавируса на рынке

Контакт с инопланетянами в Карелии

Могут ли животные осознавать человеческую речь

На какие галлюцинации способен наш мозг

Начало конца глобальных социальных сетей

Несси-убийца

Обезьяны украли образцы крови, зараженной коронавирусом

Очередной прототип Starship взорвался во время испытаний

Плевок черной дыры двигался к Земле

Погибший от нападения йети

Россиянам предложили купить крем от излучения 5G

Рыбы способны предаваться отчаянию

Самые захватывающие фантастические детективы

Самые необычные живые существа

Создана сверхмощная лазерная установка

Треугольник в небе

Три Смерти в небе

Убивать людей для чупакабры не свойственно

Устройство для защиты от смертоносных волн 5G

Участие человека в экспедициях в дальний космос важно

Чернобыльскую зону откроют для туристов

Что такое сглаз с научной точки зрения

Чупакабру убили в Румынии

Группа НЛО устроила хоровод в небе над Бразилией

Девочка увидела призрака на своём видео

Девушка живёт в одном доме с призраком

Звезда Битвы экстрасенсов рассказала, к чему снится ДТП

Знаменитости, чья вера в существование инопланетян непоколебима

Инопланетяне выкачивают из Земли воду и кислород

Инопланетяне покидают нашу планету

Мессия откроет себя миру через 9 месяцев

Мистические дома, где стоит побывать любителям сверхъестественного

Нашли древний объект, за которым охотились 100 лет

Подтвердили существование землеподобной планеты у Проксимы Центавра

Предсказание Василия Немчина

Предсказание монаха Раньо Неро

Представили новую периодическую таблицу элементов

Призрак в инвалидной коляске

Призрак в сиротском доме призрения

Призрак велел новым хозяевам срочно убираться

Призрак на фото 1911 года

Режиссер снимет фильм об общении с НЛО

Родилась девочка с двумя ртами и двумя языками

Священник обезглавил мужчину ради спасения от коронавируса

Спутниками SpaceX заинтересовалась армия США

Старт SpaceX запретили инопланетяне

США ввели закон о цензуре соцсетей

США объявили войну биткоину

Сын показал жуткого монстра из своего сна

Тайна загадочного снимка

Тайны мирового правительства

Умер старейший мужчина

Что пролетело в небе над Абхазией

В дневнике офицера СС нашли данные о золоте нацистов

Загадочные радиосигналы помогли найти почти половину видимого вещества

К Земле снова подходит облако астероидов

Компания Xiaomi начала тестировать сеть 6G

Лифт на орбиту. Правда и вымысел

Марсиане высадились в Мексике

Медицинские мифы и заблуждения

Метеорит взорвался над Турцией

Мечта Билла Гейтса. Суперяхта на водороде

Монах провел жутковатый ритуал от коронавируса

Нашествие саранчи на Индию

НЛО летал на низкой высоте над Западным Блумфилдом

Пес с аномально длинным носом

Пиктограмма на поле обнаружена на юге Англии

Причина аномальных пожаров в Австралии

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика