Простий вуглеводень може вказати на існування життя на екзопланеті, правда, його сліди не так просто зафіксувати.
На сьогодні астрономи виявили і підтвердили існування майже п'яти тисяч екзопланет, ще стільки ж об'єктів за межами Сонячної системи чекають підтвердження свого екзопланетного статусу. Серед цього різноманіття є як екзопланети, схожі на Землю, так і сильно від неї відрізняються. Цікавий, звичайно, будь-який позаземний світ, але особливо - той, в якому могло б потенційно існувати життя. Але навіть якщо екзопланета схожа на Землю своїм розміром і складом, обертається навколо зірки, схожої на Сонце, все це не можна вважати достатніми умовами для розвитку на ній життя. Наочний приклад тому - наш планетарний сусід Марс, по поверхні якого колесить вже не перший марсохід у пошуках слідів чогось живого. Здавалося б, пошук життя - гибла справа, особливо на екзопланетах, розташованих від нас в мільйон разів далі, ніж Марс. Однак, не все так безнадійно.
Дати підказку, чи є хто живий на екзопланеті, можуть біомаркери. Так астробіології називають хімічні речовини або їх специфічні поєднання в атмосфері екзопланети, які, як індикатор, з великою ймовірністю вказують на протікання тих чи інших біохімічних реакцій. До біомаркерів, як втім і будь-яких інших індикаторів, пред'являється ряд простих і логічних вимог. Наприклад, вони повинні давати якомога менше ложноположних і неправдивих результатів.
Візьмімо, наприклад, кисень - за аналогією із Землею на екзопланетах цей газ може свідчити про протікання реакції фотосинтезу. Кисень - досить активний газ, і без постійного підживлення у вигляді тих же бактерій, він, швидше за все, прореагує з іншими речовинами і пропаде зі складу атмосфери. Але якщо ми не побачимо кисень в атмосфері екзопланети (це можна зробити, аналізуючи спектральний склад світла, що пройшов крізь її атмосферу), то це зовсім не означає, що на екзопланеті немає життя. Зрештою на нашій Землі кисню в атмосфері не було цілих два з гаком мільярди років.
Інший приклад - метан. Цей найпростіший вуглеводень виділяє багато мікроорганізмів, і він теж може бути біомаркером. Але джерелом метану в атмосфері можуть бути не тільки живі організми, але і вулкани. Оскільки екзопланет багато, і вони різні, то і ймовірність побачити той чи інший біомаркер підвищується. Тому астробіології шукають нові біомаркери, щоб збільшити шанси знайти населену екзопланету. Так дослідники з Массачусетського технологічного інституту запропонували в якості біомаркера молекулу одного вуглеводню - ізопрена. Стаття нещодавно опублікована в журналі Astrobiology, а її препринт доступний на сайті arxiv.org.
На Землі ізопрен виділяють різні живі організми: від найпростіших до ссавців, хоча найбільше ізопрена (близько 90%) у повітря постачають лісові масиви. Його можуть виробляти і аеробні та анаеробні організми, а значить, ми зможемо протестувати на «живе» і безкислородні світи. Однак у земній атмосфері ізопрена надзвичайно мало, і це притому, що щороку в повітря потрапляє близько 500 мільйонів тонн цієї речовини. Вся справа полягає в його винятковій недовговічності. На повітрі ізопрен «живе» в середньому менше трьох годин: він легко окисляється киснем, руйнується під дією ультрафіолету і вступає в інші хімічні реакції. Але якщо атмосфера екзопланети буде не така агресивна в цьому плані, як земна, то при певних умовах в ній може накопичитися вимірювана кількість ізопрена. Ще одна перевага ізопрена, як біомаркера, полягає в тому, що на відміну від того ж метану, у нього немає значущих геохімічних джерел. Тобто якщо ізопрен в атмосфері є, значить, він з дуже високою ймовірністю утворився в результаті саме біохімічних процесів.
Але і недоліків у ізопренового біомаркера теж вистачає. По-перше, в атмосфері екзопланети його має бути досить багато, щоб була хоча б теоретична можливість його виявити за допомогою сучасного обладнання. Якщо, наприклад, екзопланета знаходиться поруч із зіркою на зразок нашого Сонця, то з великою ймовірністю потік ультрафіолету буде руйнувати ізопрен у верхніх шарах атмосфери швидше, ніж він там зможе накопичитися. По-друге, ізопрен можна сплутати з іншими вуглеводнями, які зовсім не обов'язково будуть мати біохімічне походження. Та й зареєструвати сигнал ізопрена в спектрі екзопланети можна буде лише за допомогою телескопів, які ще тільки-тільки створюються. Наприклад, як орбітальний інфрачервоний телескоп Джеймс Вебб, який планують вивести на орбіту восени цього року. Однак до обробки даних майбутніх спостережень потрібно готуватися вже зараз, тоді і цікаві результати отримаємо швидше.