;
Кейсы 6 апреля 2021

Расстояние, вода и газ: как зарождается жизнь на экзопланетах

Далее

Потенциальными биосигнатурами, которые относятся к химическим соединениям и определяют жизненные процессы, являются кислород, вода и углекислый газ. Сейчас ученые добавили к этому списку и новый газ. Рассказываем о нем подробнее, а также о том, какие еще условия необходимы на экзопланете для зарождения жизни.

Родительская звезда и расстояние до нее

Жизнь на других планетах может быть не похожа ни на что на Земле — это может быть жизнь, о которой мы не знаем. Но имеет смысл хотя бы на первых порах поискать что-то более знакомое, ее гораздо легче найти. Стоит начать именно с обитаемой зоны или области вокруг звезды, где температура поверхности планеты может допускать скопление воды. Это значит, что она должна согревать планету, но не испепелять все живое на ней.

Обитаемая зона, или зона обитаемости — это условная область в космосе, определенная из расчета, что условия на поверхности находящихся в ней планет будут близки к условиям на Земле и будут обеспечивать существование воды в жидкой фазе.

Планеты размером с Землю на широких орбитах вокруг звезд, подобных Солнцу, обнаружить гораздо труднее, чем газовые гиганты у красных карликов. Даже если около них найдется каменистый мир, у таких звезд есть опасная для любой жизни привычка, особенно в молодом возрасте. Дело в том, что на их поверхности извергаются мощные вспышки. Они могут попросту стерилизовать близко вращающиеся планеты, где жизнь только начала зарождаться. 

Поскольку наше Солнце питало жизнь на Земле почти 4 млрд лет, общепринятое мнение предполагает, что такие звезды будут первыми кандидатами в поисках других потенциально пригодных для жизни миров. Однако желтые звезды G-типа, такие как наше Солнце, редко встречаются в нашей галактике.

Звезды, которые немного холоднее и менее ярки, чем наше Солнце — оранжевые карлики (или K-карлики), считаются некоторыми учеными потенциально лучшими для развитой жизни. Они могут непрерывно гореть десятки миллиардов лет. Это открывает обширные временные рамки для биологической эволюции, позволяющей проводить бесконечное количество экспериментов по получению устойчивых форм жизни. И на каждую звезду, подобную нашему Солнцу, в Млечном Пути приходится в три раза больше оранжевых карликов. 

K-карлики примечательны тем, что у них есть промежуточные свойства более редких, ярких, но короткоживущих звезд солнечного типа (G-класса) и многочисленных красных карликов (M-класс). K-звезды — лучшие кандидаты на родительскую звезду для обитаемой планеты. 

Однако учитывая, что их не так уж много, ученые планируют изучить миры вокруг M-карликов. Первая возможность использовать наблюдения для характеристики небольших экзопланетных сред и, возможно, для поиска биосигнатур ожидается с запуском космическим телескопа Джеймса Уэбба (англ. James Webb Space Telescope, JWST). Он как раз и будет наблюдать маленькие планеты, вращающиеся вокруг красных карликов. Они меньше, холоднее, краснее, но более многочисленны, чем звезды, подобные нашему Солнцу. 

Вода — источник жизни

Вода играет исключительно важную роль в глобальном кругообороте вещества и энергии, возникновении и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Она является важнейшим веществом для всех живых существ на нашей планете. Поэтому ученые уверены — если жизнь и есть где-то в космосе, то для нее необходима вода.

Планета K2-18b вращается вокруг своей тусклой красной звезды-хозяина на иллюстрации. Эта экзопланета — первая в своем роде, в атмосфере которой содержится водяной пар.

Кстати, новая миссия НАСА Perseverance будет искать признаки древней микробной жизни, изучать геологию и климат планеты, собирать образцы горных пород и отложений. Стоит отметить, что ровер приземлился в кратере Езеро. Это ударный кратер на Марсе, на западе равнины Исиды, около восточного края Большого Сирта, диаметром около 49 км. Ученые уверены — некогда кратер был заполнен водой; в него впадают сухие речные русла, одно из которых образует ярко выраженную дельту. Кроме того, в кратере есть образованные под действием воды глинистые отложения.

Земля, 71% поверхности которой покрыта водными океанами, является на данный момент единственной известной в Солнечной системе планетой, содержащей воду в жидком состоянии. Имеются научные данные, что на некоторых спутниках планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) вода может находиться под толстой корой льда, покрывающей небесное тело. Однако однозначных доказательств наличия жидкой воды в Солнечной системе, кроме как на Земле, на данный момент нет. Океаны и вода могут иметься в других звездных системах и/или на их планетах и других небесных телах на их орбите. Например, водяной пар был обнаружен в 2007 году в протопланетном диске в 1 а. е. от молодой звезды MWC 480.

В 2019 году астрономы, использующие данные космического телескопа Хаббла, заявили об обнаружении водяного пара в атмосфере планеты размером с Землю. Хотя эта экзопланета вращается вокруг звезды, которая меньше нашего Солнца, она попадает в обитаемую зону звезды.

Открытие стало результатом многолетних наблюдений за экзопланетой K2-18b, супер-Землей, которая находится примерно в 111 световых годах от нашей Солнечной системы. Она обнаружена в 2015 году космическим кораблем НАСА Kepler.

Биосигнатуры и среди них новый газ

На сегодняшний день подавляющее большинство экзопланет обнаружено и подтверждено косвенными методами. Лишь в редких случаях астрономам удавалось получить реальные спектры излучений, которые позволяют точно определить их химический состав. Однако это изменится, как только в космос отправятся инструменты следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) или обсерватория «Нэнси Грейс» (в 100 раз более мощная, чем ее предшественник «Хаббл»).

Говоря простыми словами, эти уникальные устройства смогут наблюдать нашу Вселенную на более длинных волнах, в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне, и со значительно большей чувствительностью, чем ныне действующие аппараты. Биосигнатуры включают в себя химические признаки, связанные с жизнью и биологическим процессом, а также говорят о благоприятных для этого условиях. Ранее таковыми маркерами считались кислород и углекислый газ, которые производятся живыми организмами на Земле, вода и метан, выделяющийся при разложении органических веществ, а также некоторые побочные продукты (сероводород, диоксид серы, монооксид углерода, газообразный водород и так далее). Однако все это могло накопиться и на безжизненной планете. А вот изопрен — практически уникальное, редкое соединение. И производит его огромное число разнообразных форм жизни (от бактерий до растений и животных), эволюционно далеких друг от друга.

По расчетам исследователей, «изначальная планета» (на которой начинает зарождаться жизнь) обязательно должна иметь большое количество изопрена в своей атмосфере. Так было и на Земле между четырьмя и 2,5 миллиардами лет назад, когда одноклеточные организмы были единственной формой жизни, а фотосинтезирующие цианобактерии медленно создавали вокруг Земли кислородную атмосферу. Так что сейчас поиски будут сосредоточены именно на этом соединении, сообщает Universe Today.

Конечно, исследования столкнутся с целым рядом сложностей. Неизвестно даже, приведет ли это к открытию внеземной жизни в течение XXI века. Но ясно одно. В ближайшие годы астрономы детально изучат атмосферы тысяч экзопланет и будут иметь исчерпывающий список планет с самыми точными биосигнатурами, которыми они смогут руководствоваться в поиске конкретных следов жизни по всей галактике.


Читать далее

Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?

Исследователи впервые погрузились к самому глубоколежащему утонувшему кораблю

Алгоритм обнаружил новый таинственный слой внутри Земли

Загрузка...