Запах инопланетной жизни: метан может стать главным признаком жизни на других планетах?

Поиск внеземной жизни — одна из самых интригующих и сложных задач современной науки. Мы смотрим в звездное небо, задаваясь вопросом: одни ли мы во Вселенной? И если нет, то как обнаружить наших «соседей»? Один из перспективных подходов — поиск биосигнатур, веществ, указывающих на присутствие живых организмов. И здесь на сцену выходит… метан.

Казалось бы, что особенного в этом простом газе? На Земле он — продукт жизнедеятельности микроорганизмов и, в меньшей степени, геологических процессов. Но именно эта двойственность делает метан таким интересным. Его присутствие в атмосфере экзопланеты (планеты за пределами Солнечной системы) может намекать на существование там жизни. Но как «поймать» этот неуловимый сигнал за световые годы от нас?

BARBIE: новый взгляд на старую задачу

Группа ученых под руководством NASA разрабатывает инновационный метод, получивший игривое название BARBIE (Bayesian Analysis for Remote Biosignature Identification on exoEarths — Байесовский анализ для идентификации удаленных биосигнатур на экзоземлях). Звучит сложно, но суть в том, чтобы проанализировать свет, идущий от далекой планеты, и вычленить из него информацию о составе атмосферы. Это как разглядеть радугу и понять, из каких цветов она состоит.

BARBIE — не первая попытка такого анализа. Предыдущие версии (BARBIE 1 и 2) уже показали свою эффективность, но имели ограничения. Они «видели» только в оптическом диапазоне и не учитывали метан. BARBIE 3 — это шаг вперед. Она «смотрит» шире, захватывая и ближний инфракрасный диапазон, и учитывает присутствие CH4.

Инфракрасные «подводные камни»

Но, как это часто бывает в науке, все оказалось не так просто. Исследователи обнаружили неожиданное взаимодействие между водой (H2O) и метаном (CH4) в ближнем инфракрасном диапазоне. Оказалось, что спектры этих веществ сильно перекрываются, создавая эффект «маскировки». Если метана много, он «заглушает» сигнал воды, и наоборот. Это значит, что, не обнаружив, например, воду, мы не можем с уверенностью сказать, что ее там нет. Возможно, ее просто «не видно» из-за метана!

«Это как пытаться разглядеть звезды днем,» — объясняет Наташа Латуф, ведущий автор исследования. — «Солнце такое яркое, что затмевает их свет. Так и метан может затмевать другие важные компоненты атмосферы.»

Глазами будущего: Habitable Worlds Observatory

BARBIE — это не просто теоретическая разработка. Она создается с прицелом на будущую космическую миссию NASA — Habitable Worlds Observatory (HWO). Этот телескоп нового поколения, запуск которого планируется в 2040-х годах, будет специально предназначен для поиска потенциально обитаемых планет. В отличие от своих предшественников, Kepler и TESS, которые занимались массовым «переписыванием» экзопланет, HWO сосредоточится на детальном изучении избранных кандидатов.

HWO будет использовать метод прямого получения изображений, чтобы «разглядеть» экзопланеты, и спектроскопию, чтобы проанализировать состав их атмосфер. И здесь BARBIE придется как нельзя кстати. Она поможет определить оптимальные параметры наблюдений, например, выбрать тип коронографа — устройства, блокирующего свет звезды, чтобы «увидеть» тусклую планету рядом с ней.

Метан: не только признак жизни?

Важно понимать, что сам по себе метан — еще не доказательство существования жизни. Он может иметь и небиологическое происхождение. Но если в атмосфере планеты одновременно присутствуют метан и кислород в значительных количествах, это уже серьезный аргумент в пользу «живой» гипотезы.

Дело в том, что эти газы химически несовместимы. В обычных условиях они быстро реагируют друг с другом, и их совместное существование возможно только при постоянном «подпитывании» извне. И одним из наиболее вероятных источников такого «подпитывания» являются живые организмы.

Взгляд в будущее: найдем ли мы братьев по разуму?

Число известных экзопланет уже перевалило за пять тысяч, и среди них есть немало «двойников» Земли. Например, система TRAPPIST-1, где, по крайней мере, три планеты находятся в «зоне обитаемости» — на таком расстоянии от звезды, где возможно существование жидкой воды. Или Проксима Центавра b, ближайшая к нам экзопланета земного типа, которая, правда, подвергается мощному излучению своей звезды.

Сможем ли мы когда-нибудь обнаружить жизнь на этих или других планетах? Наташа Латуф настроена оптимистично: «Я думаю, что да. Произойдет ли это при моей жизни? Не уверена, но я верю, что мы найдем жизнь.»

Но прежде чем отправляться на поиски внеземных цивилизаций, стоит внимательнее присмотреться к нашей собственной планете. «У нас есть этот замечательный дар — Земля, со всеми идеальными условиями,» — напоминает Наташа. — «Мы должны убедиться, что сохраняем ее, прежде чем погружаться в поиски других!»

BARBIE, HWO и другие будущие миссии — это лишь первые шаги на пути к разгадке тайны внеземной жизни. Но они показывают, что человечество не оставляет надежды найти ответ на один из самых фундаментальных вопросов: одиноки ли мы во Вселенной? И, возможно, именно метан станет тем ключом, который откроет нам дверь в новый, неизведанный мир.