Обнаружение суши на экзопланетах: ключ к поиску жизни за пределами Земли
С момента открытия первой экзопланеты в 1990-х годах астрономы обнаружили тысячи далеких миров, вращающихся вокруг других звезд. Среди них — каменистые планеты, газовые гиганты, «горячие юпитеры» и загадочные «водные миры», полностью покрытые океанами глубиной в десятки раз больше земных. Но как отличить планету, где возможна жизнь, от безжизненного водного шара? Один из важнейших шагов — найти на экзопланетах сушу.
Недавнее исследование, посвященное этой проблеме, предлагает новый метод обнаружения континентов на далеких мирах с помощью будущего космического телескопа — Обсерватории обитаемых миров (HWO). Ученые выяснили, что суша оставляет уникальный след в спектре отраженного света, отличающийся от сигнатуры океанов или льда. Это открытие может помочь избежать ложных выводов о наличии кислорода в атмосфере, который в «водных мирах» может возникать не из-за жизни, а из-за геохимических процессов в сверхглубоких океанах.
Почему суша так важна для поиска жизни?
На Земле континенты играют ключевую роль в поддержании стабильного климата и биосферы. Горные породы участвуют в углеродном цикле, регулируя уровень CO₂, а почва становится домом для бесчисленных микроорганизмов и растений. Если на экзопланете есть суша, это повышает шансы на то, что там могут идти процессы, аналогичные земным.
Однако до сих пор большинство потенциально обитаемых экзопланет, таких как TRAPPIST-1e или Kepler-62f, считаются либо «водными мирами», либо покрытыми глобальным океаном. В таких условиях даже наличие кислорода в атмосфере не обязательно указывает на фотосинтез — он может накапливаться из-за распада молекул воды под действием звездного излучения.
Исследователи проанализировали спектральные данные земных пород, воды и льда, чтобы понять, как их можно различить на экзопланетах. Оказалось, что суша дает положительный наклон спектра в видимом диапазоне, тогда как океаны и лед либо нейтральны, либо имеют отрицательный наклон.
Для надежного обнаружения таких сигналов потребуется телескоп нового поколения, такой как HWO, с зеркалом диаметром около 8 метров. Этот инструмент, запуск которого запланирован на 2040-е годы, сможет не только напрямую фотографировать экзопланеты, но и анализировать их спектры в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Его главная цель — подробно изучить как минимум 25 потенциально обитаемых миров, включая известные кандидаты вроде GJ 1214b и Kepler-22b.
Что уже известно о «водных мирах»?
Современные телескопы, такие как JWST, уже обнаруживают экзопланеты с признаками воды. Например, в 2024 году был открыт GJ 9827d — «паровой мир» с атмосферой, насыщенной водяным паром. Однако температура на его поверхности слишком высока для жизни в привычном нам виде.
Пока подтвержденных «водных миров» немного, но их число растет. Среди самых интересных кандидатов:
- TRAPPIST-1e (40 световых лет) — возможный аналог Земли с умеренным климатом.
- Kepler-62e и Kepler-62f (1200 световых лет) — планеты в зоне обитаемости, которые могут быть покрыты океанами.
- GJ 1214b (40 световых лет) — суперземля с плотной, богатой водой атмосферой.
Если HWO или другие телескопы смогут подтвердить наличие суши на экзопланетах, это станет революцией в астробиологии. Обнаружение континентов, рек, гор или даже растительности (по спектральным биомаркерам) позволит точнее оценивать обитаемость далеких миров.