Поиск жизни за пределами Земли остаётся одной из главных целей современной астрономии. За последние десятилетия учёные открыли тысячи экзопланет — миров, вращающихся вокруг других звёзд. Многие из них находятся в так называемой зоне обитаемости, где температура теоретически позволяет существовать жидкой воде. Однако новое исследование показывает, что первый мир с признаками жизни, который обнаружат астрономы, может оказаться вовсе не типичным представителем населённых планет Вселенной.
Исследователи пришли к выводу, что будущие телескопы с наибольшей вероятностью обнаружат не самые распространённые формы жизни и не самые похожие на Землю миры. Вместо этого первыми будут замечены планеты, которые создают наиболее сильные и заметные для наших приборов сигналы. Такой эффект давно известен в астрономии и неоднократно влиял на научные открытия.
Когда первые открытия оказываются исключениями
История астрономии показывает, что первые найденные объекты какого-либо класса часто оказываются весьма необычными.
Первый открытый квазар был одним из самых ярких объектов своего типа. Первый обнаруженный астероид оказался крупнейшим в поясе астероидов. Первая подтверждённая экзопланета вообще была найдена возле пульсара — крайне необычной нейтронной звезды, излучающей мощные потоки радиации. Позже стало ясно, что такие системы являются скорее исключением, чем правилом.
Схожая ситуация произошла и с так называемыми горячими юпитерами. Когда астрономы только начинали искать экзопланеты, именно эти гигантские газовые миры обнаруживались чаще всего. Позднее выяснилось, что подобные объекты составляют лишь небольшую долю всех планетных систем. Они попадались исследователям первыми лишь потому, что их проще всего обнаружить существующими методами наблюдений.
По мнению авторов новой работы, аналогичный сценарий может повториться и при поиске внеземной жизни.
Почему самые заметные планеты не обязательно самые распространённые
Любой телескоп имеет ограничения чувствительности. Для регистрации открытия сигнал должен превышать определённый порог.
Поэтому первыми обнаруживаются не самые типичные объекты, а те, которые дают наиболее сильный наблюдаемый эффект. Это фундаментальная особенность всех астрономических исследований. Если один объект заметнее другого в два раза, это не означает, что вероятность его обнаружения возрастает лишь вдвое. Благодаря увеличению объёма пространства, в котором такой объект можно увидеть, его шансы быть найденным первыми возрастают многократно.
Именно этот статистический эффект способен серьёзно повлиять на будущие поиски биологических признаков на экзопланетах.
Если жизнь существует на множестве миров, астрономы всё равно сначала увидят её там, где она оставляет наиболее мощный наблюдаемый след.
Что ищут современные телескопы
Когда учёные говорят о поиске жизни, они обычно имеют в виду поиск биосигнатур.
Биосигнатурами называют химические признаки, которые могут указывать на существование живых организмов. К ним относятся определённые газы в атмосфере планеты или необычные сочетания химических веществ, которые трудно объяснить исключительно природными процессами.
Для изучения атмосфер экзопланет используются сложные методы спектрального анализа. Во время прохождения планеты по диску своей звезды часть звёздного света проходит через атмосферу мира. По изменению этого света астрономы могут определять состав газовой оболочки.
Именно таким способом сегодня работает космический телескоп «Джеймс Уэбб», который уже исследует атмосферы ряда экзопланет.
Неожиданные фавориты поиска жизни
Наиболее интересный вывод исследования связан с тем, какие именно миры имеют наибольшие шансы стать первыми кандидатами на обнаружение жизни.
Интуитивно кажется, что это должны быть планеты, максимально похожие на Землю. Однако реальность может оказаться иной.
Учёные отмечают, что значительно более заметными для современных приборов являются так называемые субнептуны — планеты крупнее Земли, обладающие мощными атмосферами, богатым водородом. Такие атмосферы создают гораздо более выраженные спектральные сигналы, которые легче зарегистрировать на огромных межзвёздных расстояниях.
Даже если подобные миры встречаются гораздо реже землеподобных планет, именно они могут стать первыми объектами, где будут обнаружены потенциальные признаки биологической активности.
Загадка планеты K2-18b
Одним из наиболее обсуждаемых объектов последних лет является экзопланета K2-18b.
Этот мир примерно в два с половиной раза больше Земли и находится на расстоянии около 124 световых лет от нас. Его атмосфера уже неоднократно становилась объектом исследований космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Интерес к планете вызван тем, что её атмосфера даёт чрезвычайно сильный сигнал по сравнению с землеподобными мирами. По оценкам исследователей, потенциальные биосигнатуры на K2-18b могут быть заметны в десятки раз лучше, чем на точной копии Земли.
При этом учёные подчёркивают, что вопрос о реальной обитаемости K2-18b остаётся открытым. Пока нет убедительных доказательств существования жизни на этой планете. Однако сам объект отлично демонстрирует проблему наблюдательного отбора: легче всего увидеть именно необычные миры.
Земля сама не всегда выглядела одинаково
Исследование обращает внимание ещё на одну важную деталь.
Даже если астрономы найдут планету, очень похожую на Землю, её атмосфера может сильно отличаться от современной земной.
На протяжении миллиардов лет атмосфера нашей планеты неоднократно менялась. В древности в ней почти не было кислорода. Позже появились микроорганизмы, постепенно насытившие атмосферу этим газом. В разные эпохи Земля оставляла бы совершенно разные спектральные сигнатуры для удалённого наблюдателя.
Это означает, что внеземная жизнь не обязана производить именно те признаки, которые мы привыкли считать характерными для обитаемой планеты.
Более того, разные стадии эволюции жизни могут выглядеть совершенно по-разному с точки зрения астрономических наблюдений.
Что такое зона обитаемости
Традиционно поиск жизни сосредоточен вокруг миров, расположенных в зоне обитаемости.
Так называют область вокруг звезды, где температура позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты. Именно вода считается одним из важнейших условий для возникновения известных нам форм жизни.
Однако современные исследования показывают, что одной лишь зоны обитаемости недостаточно. На пригодность мира для жизни влияют состав атмосферы, геологическая активность, магнитное поле, особенности звезды и множество других факторов.
Поэтому астрономы всё чаще рассматривают обитаемость как сложное сочетание множества условий, а не как простое расстояние до звезды.
Почему первое открытие может ввести в заблуждение
Авторы работы предупреждают, что после обнаружения первых признаков жизни человечеству придётся проявлять осторожность в интерпретации результатов.
Если первая населённая планета окажется необычной, это вовсе не означает, что все формы жизни во Вселенной выглядят подобным образом. С другой стороны, если первая найденная биосигнатура окажется похожей на земную, это тоже не будет доказательством того, что жизнь обычно развивается по земному сценарию.
Фактически первое открытие расскажет нам больше о возможностях наших телескопов, чем о реальном разнообразии живых миров.
Для получения объективной картины потребуется изучить множество различных планет.
Будущее поиска внеземной жизни
В ближайшие десятилетия возможности астрономов существенно возрастут.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» уже демонстрирует способность исследовать атмосферы далёких миров. В будущем планируется создание специализированных обсерваторий нового поколения, предназначенных для прямого поиска признаков жизни на экзопланетах.
Одновременно растёт и количество известных потенциально обитаемых миров. Среди более чем шести тысяч обнаруженных экзопланет учёные уже выделяют десятки наиболее перспективных кандидатов для будущих наблюдений.
Каждый новый телескоп будет приближать человечество к ответу на один из самых фундаментальных вопросов науки: уникальна ли жизнь на Земле или она распространена по всей Галактике.
Неожиданная дорога к великому открытию
Новое исследование напоминает, что наука редко движется по прямому пути. История астрономии показывает: первые обнаруженные объекты зачастую оказываются не типичными представителями своего класса, а наиболее яркими и заметными исключениями.
Поэтому первая планета, на которой будут найдены признаки жизни, может оказаться совсем не похожей на Землю. Она может быть крупнее, обладать необычной атмосферой или находиться в условиях, которые сегодня кажутся непривычными. Однако именно такие миры способны стать первыми маяками, указывающими на существование жизни за пределами нашей планеты.
Если этот прогноз подтвердится, то первое доказательство того, что мы не одиноки во Вселенной, может прийти вовсе не от «второй Земли», а от мира, который сегодня кажется нам экзотическим и даже странным. Именно такие открытия нередко становятся началом крупнейших научных революций.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
Как по мне лучше делать и ошибаться, чем опускать руки. Дабы чинуши направляли деньги на другие дела.