Содержание
В поисках жизни на других Землях астробиологи должны искать признаки фотосинтеза, говорят ученые.
Охота за экзопланетами превращается из науки, ищущей экзотические новые миры, в науку, которая пытается лучше понять эти планеты и охарактеризовать их. Астробиологов, естественно, особенно интересуют миры, на которых может существовать жизнь.
Одной из важных характеристик является наличие жидкой воды, которая критически необходима для жизни на Земле. Поэтому астробиологи сосредоточились на поиске планет в области вокруг звезд, где может существовать жидкая вода – так называемой обитаемой зоне. И они уже нашли десятки кандидатов, а по мере того, как обсерватории будут становиться все мощнее, появятся и многие другие.
Однако астрономы не могут детально изучить все эти планеты, поскольку время наблюдений – ценный и ограниченный ресурс. В связи с этим возникает вопрос о том, как определить наиболее перспективные экзопланеты для дальнейшего изучения.
Кислородная сигнатура
На помощь пришли Кассандра Холл и ее коллеги из Университета Джорджии в Атланте. “Жизнь требует энергии, чтобы оставаться в равновесии с окружающей средой, – отмечают они. – Почти для всей биомассы на Земле таким источником энергии является кислородный фотосинтез”.
По этой причине Холл и соавторы считают, что имеет смысл ограничить поиск планетами, которые могут поддерживать этот вид фотосинтеза. Они подсчитали, что новый критерий резко сокращает зону вокруг звезды, где могут существовать потенциально интересные планеты. Далее они определили несколько кандидатов, на которых условия пригодны для фотосинтеза, подобного земному, и заявили, что именно на них следует сосредоточить поиски жизни в других частях Вселенной.
Фотосинтез сохраняет звездный свет в виде химической энергии. На Земле эта реакция, подпитываемая солнцем, превращает углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Растения используют глюкозу для питания жизненных процессов.
Фотосинтез зависит не только от температуры, но и от интенсивности и спектра доступного света. Для синтеза также необходима вода.
Поэтому Холл и ее коллеги смоделировали условия на других планетах, чтобы выяснить, могут ли они поддерживать фотосинтез, принимая во внимание такие факторы, как расстояние до родительской звезды, спектр излучаемого ею света и наличие атмосферных газов, которые могут блокировать необходимый свет.
Все это делает фотосинтетическую пригодную для жизни зону гораздо более узкой, чем обычно принято – сегодня только несколько планет отвечают этим критериям.
Такой подход повлечет важные последствия для всех кандидатов, найденных астрономами до сих пор. Множество экзопланет, обнаруженных внутри обитаемой зоны, находится у красных карликовых звезд – почти наверняка потому, что вокруг них легче идентифицировать планеты с помощью современных методов поиска планет.
Это связано с тем, что красные карлики обладают низкой массой, поэтому планеты часто обращаются по близким и быстрым орбитам, что облегчает их обнаружение. Однако планеты, вращающиеся вблизи своих родительских звезд, скорее всего, будут приливно-отливными и поэтому всегда будут направлены одной и той же стороной к своей звезде.
Такой вывод вызвал бурные споры о том, может ли там присутствовать жизнь, поскольку жидкая вода существует только в узкой полосе вдоль терминатора (линии светораздела, отделяющей освещённую часть космического тела от неосвещённой). Холл и соавторы говорят, что в отношении фотосинтетической пригодной для жизни зоны это спорный вопрос, поскольку она обычно находится дальше от звезды, чем зона приливной блокировки.
Проблема красного карлика
Таким образом, большинство планет вокруг красных карликов можно забраковать в качестве кандидатов для дальнейшего изучения, по крайней мере, по этому критерию. В частности, надо исключить четыре планеты в пригодной для жизни зоне вокруг близкой звезды под названием Траппист 1. Они привлекли к себе большое внимание именно из-за близости к Земле. Но это внимание, скорее всего, будет ослабевать, поскольку планеты также находятся в приливной зоне.
Тем не менее, Холл и коллеги определили пять планет, которые постоянно находятся в фотосинтетической обитаемой зоне. Это Kepler-452b, Kepler-1638b, Kepler-1544b, Kepler-62e и Kepler-62f.
Кеплер 452b, например, имеет радиус примерно на 50 процентов больше земного и обращается вокруг звезды, похожей на Солнце, каждые 385 дней. В отсутствие какого-либо парникового эффекта средняя температура на его поверхности должна составлять около -8 градусов по Цельсию. Таким образом, появление любого небольшой парникового эффекта позволит существовать жидкой воде.
Это помещает ее в обитаемую зону, а теперь и в фотосинтетическую обитаемую зону.
Холл и соавторы считают, что Кеплер 452b и схожих с ним планет являются наиболее привлекательными объектами для будущих исследований:
“Мы считаем, что поиск признаков жизни в других местах Вселенной должен начаться на выявленных нами планетах-кандидатах”.
Читайте также: Импульс ультрафиолетового излучения сыграл свою роль в массовом вымирании