Как узнать, есть ли жизнь на экзопланете?
Еще совсем недавно, в эпоху «Хаббла», сами экзопланеты обнаруживались лишь по косвенным признакам. Наблюдать столь малые и неизлучающие тела как отдельные источники света было невозможно. Но космический телескоп «Джеймс Уэбб» открыл новую страницу в астрономии. Данный аппарат позволяет выделить кванты, отраженные экзопланетой, проанализировать спектр и таким образом получить информацию о составе атмосферы тела.
Атмосферы – как правило. Хотя в этом году появилось первое сообщение о наблюдении «Уэббом» поверхности каменистой планеты, атмосферы не имеющей. Но именно там-то ничего интересного не нашлось: базальт и оливин, которые можно видеть на Луне или Меркурии. Интригующие сюрпризы, вплоть до обнаружения признаков жизни, сулит изучение планет, обладающих атмосферой и гидросферой.
Как выглядят «признаки жизни»
Конечно, «признаки» и «жизнь» не одно и то же. На данный момент признаками – «сигнатурами» – считаются химические соединения, появление которых в атмосфере очевиднее всего объясняется процессами биогенными. Но таковые давно уже найдены на Венере и Марсе… И это, скорее всего, свидетельствует о том, что самое очевидное объяснение совершенно необязательно является правильным. Однако что-то подобное на экзопланете «Джеймс Уэбб» рассмотреть уже один раз сумел.
Речь о находящейся в 120 световых годах от Земли планете К2-18 b. Этот мир представляет собой гикеан, согреваемый лучами красного карлика. Гикеанами же теперь именуются «водяные» (формировавшиеся за снеговой линией и наполовину состоящие из льда, как спутники Сатурна) суперземли. Такая планета покрыта удерживаемым от закипания высоким давлением атмосферы бездонным океаном. Слой воды достигает тысяч километров, но жидкая она только у поверхности. «Дно» океана образуют слои горячего, как лава, экзотического льда... Тем не менее гикеан имеет поверхность. Пусть жидкую. А вода есть вода.
К2-18 b превосходит Землю в 8 раз по массе и в 2,7 раза – по диаметру, что и выдает ее природу: для каменистого тела плотность слишком низка. Планета вращается в гравитационном захвате, делая оборот вокруг звезды и вокруг собственной оси за 33 дня. И самим фактом наличия у себя атмосферы из углекислого газа и метана доказывает, что с обитаемостью окрестностей красных карликов не все так безнадежно. Вспышки нестабильного светила, очевидно, не могут «сдуть» атмосферу планеты в зоне Златовласки (как минимум, если это суперземля). Вероятно также, что К2-18 b, несмотря на медленное вращение, обладает сильным магнитным полем. В противном случае метан и водяной пар в ее атмосфере «горели» бы, превращаясь в углекислый газ и водород. Однако первым открытием, совершенным при наблюдении К2-18 b, стало именно наличие в ее атмосфере водяного пара.
Реконструкция условий на поверхности планеты оставляет массу вопросов. С одной стороны, К2-18 b получает на единицу площади только на 5% больше света, чем Земля… Но греется-то она именно с одной стороны. Красноватое солнце неподвижно висит в зените над «дневным» полушарием. Не исключено, что вода там кипит, создавая тот самый пар, выпадающий в форме снега на дрейфующие льды на ночном полушарии... Но, может, и не кипит. Здесь все переменные неизвестны. Определить плотность атмосферы (кроме того, что она не ниже, чем у Земли) пока нельзя. Соответственно, неизвестно давление на поверхности, как и температура, также зависящая от плотности атмосферы и парникового эффекта. Температура же кипения воды повышается с ростом давления.
Что же касается «биосигнатур», то «Джеймс Уэбб» увидел в атмосфере К2-18 b диметилсульфид. На Земле это соединение отвечает за характерную вонь «цветущих» водоемов. Эффективные абиогенные механизмы его производства науке неизвестны… Из чего, однако, не следует, что их не существует.
Жизнепригодность гикеанов, жидкая вода на которых отделена от каменного ядра тысячами километров горячего сверхплотного льда, сама по себе служит предметом дискуссий. Но на данном этапе логичнее будет поставить другой вопрос: откуда известно, что диметилсульфид может считаться признаком внеземной жизни? У нас – это признак. Однако на других планетах все может быть иначе.
Как вообще оценить жизнепригодность другой планеты, если там и жизнь может быть другой? И как искать признаки, которыми эта жизнь выдает свое присутствие, если и они – другие?
Нанобактерии: поучительная история
Для того чтобы ответить на вопрос, по каким признакам жизнь на планете можно обнаружить, требуется понимать, что такое «жизнь», и какой она вообще бывает. Дело кажется запутанным, ибо ксенобиология рассматривает несколько альтернативных биохимий… Но это теоретически. На практике же, если речь заходит о поиске жизни на Марсе, в подледных океанах спутников Юпитера или Сатурна, ученые исходят из того, что жизнь – это жизнь «земная», основанная на углероде и даже – конкретнее – на ДНК. Без всякой альтернативы.