Американские исследователи разработали новый метод обнаружения кислорода в атмосфере экзопланет, который может ускорить поиск внеземной жизни.
Художественное изображение богатой водой экзопланеты с богатой кислородом атмосферой. © NASA / GSFC / Friedlander-Griswold
Возможный признак жизни - так называемая биосигнатура - это присутствие в атмосфере планеты кислорода, потому что, по крайней мере, земная жизнь генерирует кислород, когда организмы, такие как растения, водоросли и цианобактерии, преобразуют солнечный свет в химическую энергию с помощью фотосинтеза.
Как сообщает команда из Калифорнийского университета в Риверсайде в журнале Nature Astronomy, они разработали новый метод обнаружения кислорода в атмосфере экзопланет с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), старт которого запланирован на 2021 год. Заключается же этот метод в обнаружении сильного сигнала, исходящего от молекул кислорода при их столкновении друг с другом.
Подоплека
Когда молекулы кислорода сталкиваются друг с другом, они препятствуют тому, чтобы инфракрасная часть светового спектра была видна для телескопов. А это значит, что посмотрев отображение светового спектра планеты с атмосферой, можно проверить эту атмосферу на наличие кислорода.
«До нашего исследования предполагалось, что кислород не будет обнаруживаться с помощью «Уэбба» на уровнях, подобных Земле», - заявил Томас Фошез из Центра космических полетов имени Годдарда NASA и ведущий автор исследования. - «Такой кислородный сигнал был известен еще по исследованиям атмосферы Земли с начала 1980-х годов, но никогда не изучался для исследований экзопланет».
Художественное изображение сухой экзопланеты с богатой кислородом атмосферой. © NASA / GSFC / Friedlander-Griswold
Астробиолог Калифорнийского университета в Риверсайде Эдвард Швитерман первым предложил подобный метод для обнаружения высокого уровня кислорода в неживых процессах и был членом команды, которая разработала эту технику.
«Кислород - одна из самых известных нам волнующих молекул, которую можно обнаружить благодаря ее связи с жизнью. Но мы не знаем, является ли жизнь единственной причиной наличия кислорода в атмосфере», - говорит Швитерман. - «С помощью этой техники мы можем найти кислород как на имеющих жизнь, так и на неживых планетах».
В то же время ученые указывают на то, что кислород может накапливаться и в атмосфере планеты без какой-либо жизнедеятельности: «Если экзопланета находится слишком близко к своей звезде-хозяйке или если она получает слишком много звездного света, атмосфера становится очень теплой и, если она имеется, насыщается водяным паром из испаряющихся океанов. Затем эта вода может быть под действием сильного ультрафиолетового излучения разложена на атомарный водород и кислород. Водород, как легкий атом, очень легко уходит в космос, оставляя в атмосфере кислород.
Со временем этот процесс может привести к потере целых океанов, в то время как накапливается густая кислородная атмосфера - но более равномерно, чем та, что образуется в результате жизнедеятельности. По этой причине большое количество кислорода в атмосфере экзопланеты не обязательно означает многообразие жизни на планете, а, возможно, указывает и на сильную потерю воды в прошлом».
На этом фоне авторы проведенного исследования объясняют, что пока не ясно, насколько описанный небиологический процесс может быть распространен на экзопланетах: «Важно знать, производят ли безжизненные планеты атмосферный кислород, чтобы мы могли понять, когда планета хранит на себе жизнь, а когда нет».
0
