Ученые нашли стратегию обнаружения жизни на экзопланетах
Низкое содержание углерода в атмосфере планет, которое может обнаружить космический телескоп Джеймс Уэбб, может быть признаком обитаемости.
Исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Бирмингема (UB) полагают, что им удалось найти формулу обнаружения обитаемых планет с использованием доступных в настоящее время технологий. Она связана с уровнем содержания углекислого газа и озона в атмосфере экзопланет.
Ведется много разговоров о том, как повышение уровня углекислого газа в атмосфере Земли способствует глобальному потеплению, но факт заключается в том, что на нашей планете очень низкий уровень этого газа по сравнению с другими мирами, например, такими как Венера.
Колоссальные 96,5% атмосферы этой планеты состоят из углекислого газа, а атмосфера Марса содержит 95% CO2. На Земле, с другой стороны, концентрация углекислого газа в атмосфере составляет всего 0,04%. Так происходит потому, что наши океаны поглощают около 80% углекислого газа планеты.
Этот факт побудил исследователей разработать новый метод идентификации экзопланет, на которых может быть жидкая вода, путем поиска в их атмосферах низкого уровня углекислого газа.
В частности, ученые предлагают использовать нашу Солнечную систему в качестве модели и планировать поиск группы планет, находящихся на таком расстоянии от своей звезды, где вода может существовать в жидкой форме — в зоне обитаемости.
Затем, если анализ атмосфер этих миров выявит, что в одной из них содержится меньше углекислого газа, чем в других, вероятность того, что газ захвачен большими водоемами, будет высокой, говорят они.
По словам исследовательской группы, одна особенно интересная часть этого плана заключается в том, что космический телескоп Джеймс Уэбб в настоящее время может измерять содержание углекислого газа на планетах, которые он может наблюдать, так же, как это было сделано для спутника Юпитера — Европы, ранее в этом году.
«Святой Грааль в науке об экзопланетах — это поиск обитаемых миров и наличие жизни, но все особенности, о которых говорилось до сих пор, были вне досягаемости новейших обсерваторий», — говорит соавтор исследования Жюльен де Вит, доцент кафедры планетарных наук Массачусетского технологического института.
«Теперь у нас есть способ узнать, есть ли жидкая вода на другой планете. И мы сможем узнать это в ближайшие несколько лет».
Хотя такой метод может помочь определить, действительно ли на планете есть жидкая вода, исследователи признают, что это не обязательно означает, что на ней будет жизнь. Но и на этот счет у команды есть план.
Опять же, используя нашу планету в качестве образца, исследователи отмечают, что когда формы жизни на Земле (включая растения и некоторые микробы) поглощают углекислый газ, они выделяют кислород, который может быть преобразован в озон фотонами Солнца.
Как и углекислый газ, озон имеет характерные признаки, которые можно обнаружить с помощью телескопа Джеймс Уэбб. По словам исследователей, используя этот телескоп, чтобы найти планету в обитаемой зоне с низким содержанием CO2 и высоким содержанием озона, можно найти планету с жизнью, например, в системе TRAPPIST-1.
«Если мы увидим озон, то весьма высока вероятность того, что он связан с углекислым газом, потребляемым жизнью», — сказал соавтор исследования Амори Трио из UB.
«И если это жизнь, то это великолепная жизнь. Это не будет просто несколько бактерий. Это будет биомасса планетарного масштаба, способная перерабатывать огромное количество углерода и взаимодействовать с ним».
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.