Сезонность состава атмосфер выдаст обитаемые экзопланеты

Астрономы предложили считать признаком жизни на планетах у других звезд переменность состава атмосферы. Об этом смогут рассказать такие вещества как метан, кислород и озон. Статья с результатами опубликована в Astrophysical Journal Letters.

Успехи наземных и космических миссий по обнаружению экзопланет — небесных тел вокруг других солнц — ставят перед астрономами новые задачи. Одной из самых интригующих, безусловно, можно назвать возможность обнаружить на таких объектах следы существования жизни. Сейчас самый подходящий способ — проанализировать спектры атмосфер таких тел, что позволяет выяснить химический состав газовых оболочек. На наличие жизни могут указать молекулярный кислород и метан — газы, тесно связанные с деятельностью живых организмов на Земле.

В своей новой работе сотрудники Института астробиологии NASA пишут, что просто наличие подобных веществ — плохой индикатор. Дело в том, что его анализ может приводить к большому количеству ложноположительных (сигнал есть, жизни — нет) и ложноотрицательных (сигнала нет, жизнь — есть) результатов. В качестве альтернативы они предлагают использовать сезонную переменность в содержании газов. Для сравнения, на Земле в последнее столетие наблюдается заметный рост концентрации углекислого газа поверх сезонных колебаний, связанных с годовым жизненным циклом растений и водорослей. Если обитаемая экзопланета не находится в приливном захвате со звездой (повернута к светилу только одной стороной), а ось ее вращения наклонена, то подобные вариации могут служить намного более достоверным указателем на присутствие жизни.

Тем не менее, авторы пессимистично относятся к тому, чтобы использовать в этом качестве углекислый газ, по двум причинам. Во-первых, он хорошо растворим в воде, поэтому морская жизнь даже с учетом сезонности не сможет сильно изменять атмосферную концентрацию CO2. Поэтому на планетах с большим количеством воды таким способом жизнь вряд ли удастся обнаружить. Во-вторых, основной показатель, по которому наблюдатель может оценить концентрацию того или иного вещества в атмосфере экзопланеты, — линии поглощения в инфракрасной области — достигают насыщения при небольших концентрациях газа, поэтому нечувствительны к колебаниям концентрации в широком диапазоне.

Более подходящими астрономы считают кислород, метан и озон. Ученые теоретически рассмотрели сезонные колебания концентрации этих газов на землеподобной экзопланете в период существования только простых биологических форм, что примерно соответствует Земле в середине протерозойской эры (около 1,5 миллиардов лет назад). Вывод авторов заключается в том, что сезонные вариации озона, связанные именно с деятельностью живых организмов, можно обнаружить при помощи достаточно большого космического телескопа с ультрафиолетовым спектрометром.