Сезонні зміни на екзопланетах можуть бути ознакою інопланетного життя

Вчені з Інституту астробіології NASA запропонували дослідити, як змінюється склад атмосфер екзопланет під час їхнього обертання навколо зорі. Таким чином вони планують визначити, чи є на цих планетах життя.

Погляд на атмосфери екзопланет

Дослідження екзопланет розвивається настільки швидко, що те, що було актуальним та оригінальним лише десять років тому, сьогодні – вже рутинна процедура. Не так давно саме відкриття екзопланети, розмір якої можна було порівняти з Землею, видавався справжньою сенсацією.

Однак за останні кілька років таких планет було відкрито більше, ніж планет-гігантів, тож навіть землеподібна планета у “зоні життя”, де може існувати рідка вода, більше не видається сенсацією. Поступово на перший план у дослідженнях екзопланет виходить спектроскопія.

Спектроскопія екзопланет
Атмосфера екзопланет поглинає частину світла їхніх зір.

Це один із найдивовижніших фокусів, на які здатна сучасна наука. Переважну більшість екзопланет ми не бачимо, оцінюючи їхнє існування лише за тим, як зоря змінює свою яскравість. Однак у момент, коли планета проходить між її власним сонцем та нами, достатньо велика частка променів проходить крізь її атмосферу, а спектр світла змінюється. Те саме відбувається, коли планета збирається “заховатися” за своєю зорею: промені від її атмосфери відбиваються у напрямку Землі. Ми бачимо нові лінії поглинання, які відповідають тим елементам, які містяться в атмосфері невідомого світу.

Як життя впливає на склад атмосфери?

Звичайно, постає найцікавіше питання – чи є там хтось вдома? Ми не можемо побачити ліси чи степи з такої відстані. Але присутність в атмосфері екзопланет певних молекул може вказати нам на активність живих створінь.

Традиційно до таких молекул відносять кисень, діоксид вуглецю та воду. Принаймні, земна біосфера підказує нам, що ці речовини, які прийнято називати біомаркерами, завжди супроводжують живі організми. Однак навіть їх не можна вважати доказом того, що на планеті існує життя, оскільки чимало природних процесів, які не є біологічними, теж пов’язані з цими речовинами.

Зображення Землі
Супутники відстежують зміни зеленого покриву протягом різних сезонів на Землі. Вчені з Каліфорнійського університету пропонують використати такі зміни у якості маркера життя на екзопланетах. Джерело: NASA/MODIS

Проте дослідники з Інституту астробіології NASA запропонували новий біомаркер. І знову його їм підказала Земля. Якщо вивчати спектр земної атмосфери здалеку протягом року, то можна помітити, що у той час, коли у північній півкулі наступає літо, в атмосфері планети збільшується кількість кисню та зменшується вміст вуглекислого газу.

Це пов’язано з тим, що розташування суходолу на Землі нерівномірне. Більшість його території, яка вкрита рослинністю, припадає саме на північну півкулю. Тож, коли дні у Євразії та Північній Америці стають довшими, фотосинтез активізується, і склад атмосфери змінюється. І якщо на планетах біля інших зір є така сама диспропорція суші по півкулях, то життя на цих планетах буде так само видавати себе зміною складу атмосфери.

Чи змінить це наше уявлення про Всесвіт?

Найбільша цінність цієї ідеї полягає у тому, що ступінь освітленості майже не впливає на всі відомі нам небіологічні джерела вуглекислого газу, кисню та озону, тож цей біомаркер є дуже надійним.

Однак, у цьому підході також є декілька засторог. По-перше, зміна сезонів на інших планетах може бути викликана не тільки нахилом вісі планети, як це відбувається на Землі, але і еліптичністю орбіти, що може вносити свої корективи у спостереження. По-друге, планета може просто не мати дисбалансу суходолу по півкулях. Або наземна рослинність виявиться заслабкою і не буде продукувати кисню суттєво більше, ніж водорості. Так, наприклад, було на Землі між кисневою революцією 2,5 мільярда років тому та першими лісами, які з’явилися більш ніж двома мільярдами років пізніше.

Зміна вмісту кисню в атмосфері екзопланет може свідчити про наявність живих організмів на їхній поверхні.

По-третє, хоча коливання рівня кисню протягом року і є надійним маркером існування життя, його відсутність не означає відсутності живих істот. Перший мільярд років існування земної біосфери кисень був для живих істот отрутою, та й зараз чимало організмів є безкисневими.

Так чи інакше, але новий біомаркер може виявитися надзвичайно корисним. Річ у тім, що на вже відомі десятки землеподібних планет, і їхня кількість продовжує збільшуватися. І якщо хоча б на одній із них буде знайдено сезонні коливання концентрації кисню, це вже стане неймовірним досягненням, яке перевершить навіть саме відкриття екзопланет.

The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aac171

Оригінал Сезонні зміни на екзопланетах можуть бути ознакою інопланетного життя було опубліковано на Science Ukraine.

Джерело та деталі: Сезонні зміни на екзопланетах можуть бути ознакою інопланетного життя

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 14.06.2018 — 18:54
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier