Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Офтоп


Александр Березин,

Огромная доля интереса к экзопланетной астрономии основана на вопросе о том, есть ли среди десятков миллиардов планет нечто вроде нашей Земли, настоящий обитаемый мир. Может ли там возникнуть сложная жизнь, разум и сопутствующие им бедствия?

Точный ответ на этот вопрос изменил бы многое - и, в частности, наше отношение к самим себе. Но, похоже, в ближайшее время такого ответа может и не появиться.

Если бы у нас были нужной зоркости космические телескопы и завтра они выявили бы следы активно ведущейся атомной войны - пусть даже за сотни световых лет от нас, это могло бы выглядеть как убедительное свидетельство существования внеземной жизни. Однако практически осуществимые сценарии не дают оснований надеяться на столь сильную "подсветку цели": инопланетяне, если они существуют, почему-то не спешат устраивать длительные термоядерные войны для удобства наших астрономов. Ученые полагают, что нам следует искать сравнительно скромные по интенсивности следы: скажем, большие количества кислорода и водяных паров в атмосфере планет в зоне обитаемости, что-то подобное хлорофиллу.

В то же время такой подход вызывает вопросы. Не раз замечалось, что современная земная жизнь и земная жизнь 2–3 млрд лет назад давали совсем разные следы, даже хлорофилл был разный. Да что там хлорофилл, ведь, по сути, не было насыщенной кислородом атмосферы. При этом общая биомасса тогда была крайне близка нынешней, то есть уже миллиарды лет назад жизнь на Земле цвела не хуже, чем сегодня, - просто немного другая, отчего и следы давала иные. Наконец, в атмосферах ближайших к нам планет и спутников полно моментов, которые мы не в состоянии объяснить. Откуда на Титане углеводородные моря? Откуда на Венере сосуществующие сероводород и сернистый газ - то есть соединения, которые должны взаимно реагировать вплоть до полного исчезновения? Нам, по сути, точно неизвестно даже то, есть ли в атмосфере Марса метан или это всем лишь показалось... В таких условиях, когда мы точно не можем сказать, откуда тот или иной немыслимый компонент в атмосфере наших соседей по Солнечной системе, трудно ожидать безапелляционных заявлений вроде "этот газ - след жизни в системе Альфы Центавры".

Безжизненная землеподобная планета и ее спутник (справа) могут так "сплюсовать" спектры своих атмосфер, что нельзя будет понять, где начинается метан Никанора Ивановича, а где заканчивается кислород Ивана Кузьмича. В итоге у астрономов может возникнуть ло
Безжизненная землеподобная планета и ее спутник (справа) могут так "сплюсовать" спектры своих атмосфер, что нельзя будет понять, где начинается метан Никанора Ивановича, а где заканчивается кислород Ивана Кузьмича. В итоге у астрономов может возникнуть ложный образ "второй Земли" (слева). Иллюстрация: Hanno Rein

Ханно Рейн (Hanno Rein), представляющий Университет Торонто (Канада), попытался окинуть проблему поиска следов жизни в экзопланетных атмосферах максимально холодным взглядом.

Он констатирует, что телескопы, вступающие в строй в ближайшие несколько лет, смогут проанализировать состав атмосфер экзопланет умеренных размеров - типа Земли. Конечно, сперва лишь в ближайших десятках световых лет от нас, но и это весомо. Однако, утверждает ученый, получить данные - лишь часть проблемы. Их интерпретация - вот что действительно непросто. Специалист подчеркивает: до сих пор научный мир предполагал, что если в атмосфере есть два компонента, скажем, окислитель и окисляемый им газ, которые должны реагировать друг с другом, то это выдает нам место, где жизнь может вмешиваться в геохимические процессы, постоянно пополняя копилку такой пары взаимоисключающих веществ.

Рейн приводит простейший пример такой пары: метан и кислород. Если их просто оставить в атмосфере, вскоре они превратятся в углекислый газ, и если бы не земная жизнь, именно так на нашей планете все и случилось бы.

Ханно Рейн и его соавторы считают, что поиск такой пары газов, выдающих присутствие жизни, способен увести нас с пути истинного. Любая далекая экзопланета может иметь луну (или даже много лун), причем с собственной атмосферой. Между тем если свет родительской звезды пройдет через атмосферу планеты и ее спутника, то на Земле астрономы извлекут из него данные о двух наборах газов, причем таких, которые могут быть взаимоисключающими. Пример: представьте, что вокруг Земли крутился бы Титан. Свет Солнца прошел бы через две атмосферы - его и земную, и гипотетические астрономы-инопланетяне радостно заключили бы, что у нас тут явно есть жизнь.

Исследователи попробовали смоделировать пару таких ситуаций. Вначале они провели модельный спектральный анализ атмосферы одиночной планеты, а затем и анализ света, пронзившего как газовую оболочку планеты, так и атмосферу ее спутника. Получилось, что различить данные спектрального анализа в обоих случаях чрезвычайно сложно, чтобы не сказать - невозможно.

Как замечает Рейн, такую проблему можно решить, только если найти все луны экзопланеты. Однако при текущем уровне техники сделать это нельзя: земляне пока не зарегистрировали ни одной экзолуны. Более того, при нынешних технических возможностях вообще неясно, когда мы обретем такой уровень чувствительности.

Это красивый и одновременно остроумный сценарий ложного обнаружения следов внеземной жизни в атмосферах экзопланет. Любой из вас дополнит его кучей собственных схем. Легко представить, как покрытое азотно-водно-метановым льдом крупное тело вроде Тритона или Плутона из-за гравитационных воздействий больших планет оказывается близко к местному Солнцу, которое испаряет его льды, создавая временную, но довольно плотную азотную атмосферу, а ультрафиолет расщепляет молекулы воды на кислород и водород, причем последний улетает. Вместе с растаявшим метановым и углекислотным льдом все это создаст картину кислородно-азотной атмосферы со следами метана - типичной ранней Земли с большим количеством заинтересованных в метане бактерий.

Думаете, нереально? Отнюдь: почти все астрономы уверены, что так называемые горячие юпитеры и даже теплые нептуны из других планетных систем не образовались на близких к звезде орбитах, а мигрировали туда из отдаленных районов своих систем. Учитывая, что планеты-гиганты в нашей собственной системе имеют множество крупных спутников, миграция вышеописанного свойства для льдистых тел может быть обычным делом.

Точные и убедительные свидетельства, выводимые из одного только состава экзопланетной атмосферы, действительно выглядят весьма малореальными: всегда можно подобрать такую интерпретацию спектрографических данных, которая будет свидетельствовать не в пользу возможности существования жизни вне Земли.

Вверху: Земля в архее в представлении художника. В это дивное время кислорода в воздухе почти не было, зато валового органического углерода (TOC, внизу) в осадочные породы попадало не меньше, чем в неогене с его многоклеточной жизнью. Вывод: даже если мы
Вверху: Земля в архее в представлении художника. В это дивное время кислорода в воздухе почти не было, зато валового органического углерода (TOC, внизу) в осадочные породы попадало не меньше, чем в неогене с его многоклеточной жизнью. Вывод: даже если мы не найдем на какой-то экзопланете кислорода, уверенно сказать, что там жизни нет, не получится. Иллюстрация T. Lyons

Что же, неужели все так плохо? Авторы рассматриваемой работы пишут: "Мы показываем, что выявление биосферы на экзопланете может быть вне наших возможностей в обозримом будущем". Но мы не были бы так категоричны. Сами ученые замечают, что их расчеты относятся к планетам земных размеров, вращающихся у звезд типа Солнца. А это типичный гелиоцентризм: большинство планет Вселенной, по всей видимости, крутятся вокруг куда более массовых красных карликов, где зона обитаемости много ближе к родительской звезде, чем у нас. Следовательно, сравнительные размеры и самой планеты, и ее атмосферы на фоне местной звезды там будут существенно больше, а возможности для анализа химического состава - куда шире.

Кроме того, полагает Рейн, если наблюдаемая планета будет ближе 10 парсек (32,6 светового года), то большие телескопы, размещенные в космосе, могут выявить данные по атмосфере именно планеты и отделить их от спектральных данных, касающихся экзолуны. Иными словами, если нам сильно повезет, и тело, похожее на Землю по всем параметрам, окажется чрезвычайно близким к нашей системе (желательно в считанных световых годах), да еще и у красного карлика, то надежда на однозначное определение признаков жизни есть. Есть!

Но это если не вспоминать о том, что следы взаимнореагирующих газов пока не удалось удачно интерпретировать даже на ближайшей к Земле планете.

Отчет об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а с его препринтом можно ознакомиться здесь
Нужные услуги в нужный момент