В поисках жизни

Пока нам известна только одна планета, обладающая жизнью - наша собственная

0

В 1992 году двое ученых открыли первую планету возле другой звезды, и с тех пор было открыто планет больше, чем на протяжении всей предшествующей истории Земли. По состоянию на сегодня астрономам уже известно о более 3500 экзопланетах в более чем 2700 звездных системах.

Пока нам известна только одна планета, обладающая жизнью — наша собственная.

В поиске жизни есть два основных вопроса: какое количество мест ее возможного существования нужно исследовать и каковы безошибочные признаки наличия жизни — даже если она существует в той форме, которую мы не до конца понимаем?

«Прежде чем искать жизнь нам нужно выяснить, какие планеты могут иметь климат, способствующий ее возникновению и эволюции», — заявил Тони дель Генио из Института космических исследований Годдарда. «Мы применяем климатические модели, которые используются для прогнозирования изменения климата на Земле в 21-го веке, для моделирования климата экзопланет, как уже обнаруженных, так и гипотетических».

Дель Генио признает, что жизнь может существовать в странных формах и местах, и что она может существенно отличаться от земной. Но на этом, самом раннем этапе поиска мы должны отталкиваться от той жизни, которую знаем.

Кроме того, мы должны убедиться, что мы используем самые точные знания о нашей Земле. В частности, мы должны внимательно изучить наши открытия существования жизни в различных средах на Земле, наши знания о том, как наша планета и жизнь влияли друг на друга на протяжении истории Земли, а так же спутниковые наблюдения за климатом нашей планеты.

Прежде всего, нужно искать жидкую воду. Каждая клетка, о которой мы сегодня знаем, даже бактерии вокруг глубоководных источников, существующие без солнечного света, требуют воды.

Жизнь в океане

Научный сотрудник Морган Кабль из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, оценивает в Солнечную системе места, которые могут поддерживать жидкую воду. Некоторые из ледяных лун вокруг Сатурна и Юпитера имеют океаны под своей ледяной коркой. Эти океаны образовались в результате приливного нагревания, вызванным трением между поверхностным льдом и ядром в результате гравитационного взаимодействия между планетой и ее спутником.

«Мы думаем, что Энцеладу было просто скучно и холодно, пока миссия «Кассини» не обнаружила у него жидкий подводный океан», — сказала Кабль. Вода там выбрасывается прямо в космос, и миссия «Кассини» оценила химический состав этих струй, на который влияет химия океана. Миссии «Галилео» и «Вояджер» засвидетельствовали, что спутник Юпитера Европа также имеет жидкий водный океан под слоем поверхностного льда. Наблюдения показали сложную неравномерную поверхность, которая могла бы быть результатом таяния льда.

По мере реализации миссий на эти луны ученые используют Землю в качестве испытательного стенда. Подобно тому, как прототипы для марсоходов NASA сделали свои пробные пробеги по пустыням Земли, исследователи проверяют свои гипотезы и новые технологии в наших океанах и экстремальных средах.

Кабль привела пример спутниковых наблюдений ледовых полей Арктики и Антарктики, которые помогают в планировании миссии на Европу. Наблюдения на Земле помогают исследователям найти возможность определить возраст льда. «Когда мы посетим Европу, мы хотим отправиться в очень молодые места, где материал из океана находится на поверхности», — сказала она. «В любом случае шансы найти доказательства жизни в таких местах выше — если они там есть».

Вода в космосе

Для любой звезды можно рассчитать диапазон расстояний, на которых орбитальные планеты могут иметь жидкую воду на поверхности. Это называется обитаемой зоной звезды.

Астрономы располагают данными о некоторых планетах, находящихся в таких обитаемых зонах, а научный сотрудник Эндрю Рашби из Исследовательского центра НАСА Эймс в Моффетт-Филд, штат Калифорния, изучает способы уточнения поиска новых. Одного признака недостаточно. «Инопланетянин обнаружил бы три планеты в Солнечной системе, находящихся в обитаемой зоне [Земля, Марс и Венера], — сказал Рашби, — но мы знаем, что 67 процентов этих планет не совсем пригодны для жизни». Недавно он разработал упрощенную модель углеродного цикла Земли и объединил ее с другими инструментами для изучения того, какие планеты в обитаемой зоне будут лучшими объектами для поисков жизни, учитывая их вероятную тектоническую активность и водные циклы. Он обнаружил, что жизнь на более крупных скалистых планетах более вероятна, чем на маленьких, с поверхностными температурами, при которых не может существовать жидкая вода,

Жизненно важные признаки

Когда ученые оценивают возможную пригодную для жизни планету, «…жизнь должна быть истиной в последней инстанции», — сказал Кейбл. «Вы должны устранить все другие объяснения». Идентификация возможных ложных срабатываний, сигнализирующих о жизни является постоянной областью исследований. Например, кислород в атмосфере Земли может исходить из живых существ, но также может быть получен в результате неорганических химических реакций.

Шон Домагал-Голдман из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ищет безошибочные химические признаки жизни или биомаркеры. Они могут заключаться в нахождении двух или более молекул в атмосфере, которые не должны присутствовать одновременно. Для пояснения он использует такую аналогию: если вы вошли в комнату общежития и нашли в ней трех студентов и пиццу, вы могли бы прийти к выводу, что пицца появилась недавно, потому что студенты быстро бы ее съели. Кислород «потребляет» метан, разрушая его в различных химических реакциях. Без образования метана из продуктов жизнедеятельности наша атмосфера в течение нескольких десятилетий полностью лишилась бы его.

Земля как экзопланета

Когда люди начинают получать прямые изображения экзопланет, даже ближайшие из них будут отображаться в виде нескольких пикселей в детекторе — что-то вроде знаменитого изображения «голубой точки» Земли из окрестностей Сатурна. Что мы можем узнать о планетарной жизни из одной точки?

Стивен Кейн из Калифорнийского университета придумал способ ответить на этот вопрос, используя NASA Earth Polychromatic Imaging camera в Национальной космической климатической обсерватории Национального океана и атмосферы (DSCOVR). Эти изображения с высоким разрешением — 2000 х 2000 пикселей — документируют глобальные погодные условия Земли и другие связанные с климатом явления. «Я беру эти чудесные фотографии и сворачиваю их до одного или нескольких пикселей», — объяснил Кейн. Он запускает свет через фильтр шума, который пытается имитировать помехи, ожидаемые от при получении данных об экзопланетах.

DSCOVR делает снимок каждые полчаса, и находится на орбите в течение двух лет. Его более чем 30 000 изображений на сегодняшний день являются самой длинной непрерывной записью Земли из космоса. Наблюдая, как изменяется яркость Земли, когда в основном преобладает поверхность, по сравнению с главным образом водой, Кейн смог измерить скорость вращения Земли — то, что еще предстоит измерить непосредственно для экзопланет.

Когда мы найдем жизнь?

Каждый ученый, участвующий в поиске жизни, убежден, что она существует. Их мнения расходятся только в том, когда мы ее найдем.

«Я думаю, что через 20 лет мы найдем кандидата на существование жизни, — говорит дель Генио.

Рашби, в свою очередь, заявляет: «Я думаю, что это десятки лет. Я бы поставил на Европу или Энцелад».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Этот сайт использует куки. Вы можете отказаться, если хотите Принять Прочитать больше

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: