Разом з вуглекислим газом і відсутністю чадного газу метан в атмосфері екзопланети може вказувати на існування життя.
У нашій Сонячній системі зараз зовсім небагато місць, де могло б існувати життя, крім Землі, звичайно. Марс, підповерхневі океани на декількох супутниках планет-гігантів і з дуже великою натяжкою Венера - всі їх можна перерахувати по пальцях. І навіть якщо життя там існує, воно дуже добре ховається і зовсім не поспішає здатися астробіологам. Інша справа - екзопланети, планети в інших зоряних системах. Їх на сьогодні відомо більше чотирьох тисяч, з яких як мінімум два десятки вважаються непоганими кандидатами на «населеність».
Життєдатність екзопланети дуже грубо можна оцінити по тому, наскільки вона схожа на Землю. Якщо вона не дуже велика і не дуже маленька, не знаходиться занадто близько або занадто далеко від своєї зірки, якщо на ній може існувати рідка вода, то чому б на ній і не бути чомусь живому? Принаймні, за браком інших прикладів інопланетного життя, дослідникам доводиться користуватися такою досить простою логікою. Екзопланет, схожих на Землю, багато, але як їх вивчати, якщо найближча з них знаходиться від нас на відстані в чотири з гаком світлових роки?
Якщо до Марса або навіть супутника Сатурна ми можемо послати дослідницький зонд, вивчити атмосферу і поверхню і навіть отримати барвисті фотографії, то для екзопланет така «розкіш» зі зрозумілих причин недоступна. Єдине, що у вчених є від екзопланет, це трохи світла. Але і по крихітному промінчику, який подолав шлях у десяток світлових років, можна дізнатися про екзопланету дуже багато.
Коли світло від зірки, навколо якої обертається екзопланета, ненадовго просвічує її атмосферу, то частина цього світу поглинається або розсіюється молекулами, що складають атмосферу екзопланети. Порівнюючи спектр випромінювання зірки і спектр світла, що пройшов крізь екзопланетну атмосферу, можна дізнатися її зразковий хімічний склад, тому що різні речовини мають свої характерні спектральні «відбитки». Так які молекули вкажуть нам на життя?
В першу чергу, це, звичайно, кисень. На Землі кисень - основа життя. Без постійного біоподживлення кисень з атмосфери досить швидко (за геологічними мірками) пропаде, навіть якщо він там з якихось причин і з'явився на одному з етапів еволюції планети. Тому, якщо ми виявляємо в екзопланетній атмосфері кисень, то з дуже великою ймовірністю він буде свідчити про існування на екзопланеті, принаймні, чогось одноклітинного і фотосинтезуючого, на кшталт наших земних ціанобактерій.
Але якщо кисню немає, чи означає це, що на населеності екзопланети можна поставити хрест? Дійсно, якщо взяти Землю, то з моменту зародження життя до появи в атмосфері помітних кількостей кисню пройшло близько одного мільярда років. І було б прикро, якщо ми, вивчивши атмосферу якоїсь екзопланети, вважатимемо її безжиттєвою тільки на підставі того, що там не буде кисню.
Як пише в The Planetary Science Journal група дослідників з Вашингтонського університету і Каліфорнійського університету в Санта-Круз, навіть за відсутності кисню життя може проявити себе метаном і вуглекислим газом - за умови, що в атмосфері при цьому не буде чадного газу. Метан - ще один газ, який також можуть синтезувати організми в процесі своєї життєдіяльності. Навчитися виробляти метан живим організмам дещо простіше, ніж кисень. Тому на ранніх етапах еволюції життя на екзопланеті в її атмосфері буде певна кількість метану. Проблема в тому, що метан у повітрі може з'явитися не тільки завдяки життю, але і за рахунок зовсім не живих процесів, наприклад, при виверженнях вулканів. Однак, як випливає з нового дослідження, можна відрізнити «живий» метан від «неживого».
Справа в тому, що вулкани разом з метаном і вуглекислим газом викидають в атмосферу велику кількість чадного газу - CO. Але якщо на екзопланеті є нехай і примітивне, але життя, то воно чадний газ з великою ймовірністю утилізує. Виходить, що велика кількість чадного газу означає відсутність життя. Якщо ж в атмосфері, насиченій метаном і вуглекислим газом, будуть лише слідові кількості газу чадного, значить, швидше за все, хтось потрудився, щоб його «з'їсти».
Великі астробіологічні надії дослідники покладають на орбітальний телескоп Джеймса Вебба, запуск якого планується в жовтні 2021 року. Він дозволить не тільки виявляти невидимі зараз з поверхні Землі екзопланети, а й отримувати дані про склад атмосфер екзопланет. Тому цілком можливо, що сліди позаземного життя вийде знайти за межами Сонячної системи навіть раніше, ніж де-небудь на Марсі.
За матеріалами The Planetary Science Journal.