Фото: Pexels/eberhard grossgasteiger
В потенциально эпохальном открытии ученые, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба, получили то, что они называют самыми сильными признаками возможной жизни за пределами нашей солнечной системы.
Они обнаружили в атмосфере другой планеты химические отпечатки газов, которые на Земле производятся только биологическими процессами.
Два газа — диметилсульфид, или DMS, и диметилдисульфид, или DMDS, — участвующие в наблюдениях Уэбба за планетой под названием K2-18 b, производятся на Земле живыми организмами, в первую очередь микробной жизнью, такой как морской фитопланктон — водоросли.
Это говорит о том, что планета может кишеть микробной жизнью, заявили исследователи.
Однако они подчеркнули, что объявляют не об открытии реальных живых организмов, а скорее о возможной биосигнатуре — индикаторе биологического процесса — и что к результатам следует относиться осторожно, и необходимы дополнительные наблюдения.
Тем не менее, они явно взволнованы. «Это первые намеки на существование инопланетного мира, который, возможно, обитаем», — заявил астрофизик Никку Мадхусудхан из Института астрономии Кембриджского университета, ведущий автор исследования, опубликованного в Astrophysical Journal Letters.
«Это переломный момент в поиске жизни за пределами Солнечной системы, когда мы продемонстрировали, что можно обнаружить биосигнатуры на потенциально обитаемых планетах с помощью современных средств. Мы вступили в эру наблюдательной астробиологии», — сказал Мадхусудхан.
Он отметил, что ведутся разные поиски признаков жизни в нашей Солнечной системе, включая различные заявления об условиях, которые могут быть благоприятными для жизни на таких планетах, как Марс, Венера и ледяные луны.
K2-18 b в 8,6 раза массивнее Земли и имеет диаметр примерно в 2,6 раза больше нашей планеты. Она вращается в «обитаемой зоне» — расстоянии, где жидкая вода, ключевой ингредиент для жизни, может существовать на поверхности планеты — вокруг красного карлика, который меньше и менее яркий, чем наше Солнце, расположенного примерно в 124 световых годах от Земли в созвездии Льва.
Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год, 5,9 триллиона миль (9,5 триллиона км). Также была обнаружена еще одна планета, вращающаяся вокруг этой звезды.
«Гайсейский мир»
С 1990-х годов было обнаружено около 5800 планет за пределами нашей солнечной системы, называемых экзопланетами. Ученые выдвинули гипотезу о существовании экзопланет, называемых гайсейскими мирами, — покрытых жидким океаном, пригодным для жизни микроорганизмов, и с атмосферой, богатой водородом.
Более ранние наблюдения с телескопа Уэбба, который был запущен в 2021 году и начал работать в 2022 году, выявили метан и углекислый газ в атмосфере K2-18 b, что стало первым случаем обнаружения молекул на основе углерода в атмосфере экзопланеты в обитаемой зоне звезды.
«Единственный сценарий, который в настоящее время объясняет все данные, полученные до сих пор с JWST (космического телескопа Джеймса Уэбба), включая прошлые и настоящие наблюдения, — это сценарий, в котором K2-18 b является гайсейским миром, кишащим жизнью, — сказал Мадхусудхан. – Однако нам нужно быть открытыми и продолжать изучать другие сценарии».
Мадхусудхан говорит, что в случае с гикейными мирами, если они существуют, «мы говорим о микробной жизни, возможно, подобной той, что мы видим в океанах Земли». Предполагается, что их океаны теплее земных.
На вопрос о возможных многоклеточных организмах или даже разумной жизни Мадхусудхан сказал: «Мы не сможем ответить на этот вопрос на данном этапе. Базовое предположение — простая микробная жизнь».
DMS и DMDS, оба из одного химического семейства, были предсказаны как важные биосигнатуры экзопланет. Уэбб обнаружил, что один или другой, или, возможно, оба, присутствовали в атмосфере планеты с уровнем достоверности 99,7 процента, что означает, что все еще есть 0,3% вероятность того, что наблюдение является статистической случайностью.
Газы были обнаружены в атмосферных концентрациях более 10 частей на миллион по объему.
«Для справки, это в тысячи раз выше, чем их концентрации в атмосфере Земли, и не может быть объяснено без биологической активности на основе существующих знаний», — сказал Мадхусудхан.
Ученые, не участвовавшие в исследовании, всё же посоветовали быть осмотрительными.
«Богатые данные по K2-18 b, конечно, делают этот мир манящим», — сказал Кристофер Глейн, главный научный сотрудник Отдела космических наук Юго-Западного исследовательского института в Техасе.
«Эти последние данные являются ценным вкладом в наше понимание. Тем не менее, мы должны быть очень осторожны, и проверить данные как можно тщательнее. Я с нетерпением жду дополнительной, независимой работы по анализу данных, которая начнется уже на следующей неделе».
Метод транзита
K2-18 b относится к классу планет «суб-Нептун», диаметр которых больше диаметра Земли, но меньше диаметра Нептуна, самой маленькой газовой планеты нашей Солнечной системы.
Чтобы определить химический состав атмосферы экзопланеты, астрономы анализируют свет от ее звезды-хозяина, когда планета проходит перед ней с точки зрения Земли, что называется методом транзита.
Когда планета проходит, телескоп Уэбба может обнаружить уменьшение яркости звезды, и небольшая часть звездного света проходит через планетарную атмосферу, прежде чем будет обнаружена телескопом. Это позволяет ученым определить составные газы атмосферы планеты.
Предыдущие наблюдения Уэбба за этой планетой дали предварительный намек на DMS. В его новых наблюдениях использовался другой инструмент и другой диапазон длин волн света.
«Святой Грааль» науки об экзопланетах, сказал Мадхусудхан, — это найти доказательства жизни на планете, похожей на Землю, за пределами нашей Солнечной системы.
Мадхусудхан говорит, что наш вид на протяжении тысячелетий задавался вопросом «одиноки ли мы» во Вселенной, и теперь, возможно, всего через несколько лет мы обнаружим возможную инопланетную жизнь в инопланетном мире.
Но Мадхусудхан все равно призвал к осторожности. «Сначала нам нужно повторить наблюдения два-три раза, чтобы убедиться, что сигнал, который мы видим, является надежным, и повысить значимость обнаружения» до уровня, на котором шансы статистической случайности будут ниже примерно одного на миллион, сказал Мадхусудхан.
«Во-вторых, нам нужно больше теоретических и экспериментальных исследований, чтобы убедиться, существует ли другой абиотический механизм (не связанный с биологическими процессами) для создания DMS или DMDS в планетарной атмосфере, такой как у K2-18 b.
– Несмотря на то, что предыдущие исследования предполагали их как надежные биосигнатуры даже для K2-18 b, нам нужно оставаться открытыми и изучать другие возможности», — говорит Мадхусудхан.
Таким образом, результаты представляют собой «большое если» относительно того, связаны ли наблюдения с жизнью. И «никто не заинтересован преждевременно заявлять, что мы обнаружили жизнь», — сказал Мадхусудхан.
