Астрономы предлагают искать жизнь на далеких планетах, комбинируя данные по ее спектру в низком и высоком разрешении для сверхточного определения состава ее атмосферы и поиска следов жизни.

"Как показывают последние наблюдения, огромное число небольших планет вращается вокруг почти всех небольших звезд. Около 30% из них, как показывают наши расчеты, должны быть обитаемыми. Иными словами, каждая третья звездная система может быть потенциальным носителем инопланетной жизни", — рассказывает Маттео Броги (Matteo Brogi) из университета Колорадо в Боулдере (США).

Главный вопрос человечества

После запуска орбитального телескопа "Кеплер", ученые обнаружили почти две тысячи планет вне пределов Солнечной системы, несколько десятков из которых являются потенциальными "двойниками" Земли или находятся в так называемой "зоне жизни". Их открытие побудило планетологов и астробиологов приступить к разработке методов, которые бы позволили оценить их пригодность к жизни или же попытаться найти ее следы в их атмосфере.

Сегодня ученые считают, что жизнь может не только менять атмосферу планеты, насыщая ее кислородом, метаном и другими газами биогенного происхождения, но и особым образом менять ее спектр, оставляя в нем особые линии, характерные для хлорофилла, главного фотосинтезирующего пигмента флоры, или других веществ, содержащихся в больших количествах в живых существах.

Сама методика обнаружения таких линий давно известна планетологам и астробиологам, однако их поиск затруднен тем, что все известные нам кандидаты на роль кузины нашей планеты, кроме Проксимы b, расположены на очень большом расстоянии от Земли. Броги и его коллеги нашли способ решить эту проблему, сравнивая спектры высокого и низкого разрешения, которые астрономы получают при изучении далеких звезд.

Как рассказывают ученые, астрономы обычно изучают химический состав светил при помощи спектроскопии высокого разрешения, позволяющей увидеть даже самые тонкие линии излучения и поглощения в их спектре, и определить по ним те элементы, которые содержатся в их недрах. Для планет эта методика не будет работать, так как сила свечения потенциальных "двойников Земли" в тысячи и миллионы раз меньше, чем у их звезды, в результате чего их спектр будет "забиваться" излучением самого светила.

Одни ли мы во Вселенной?

Авторы статьи нашли способ отделить "мух от котлет", обратив внимание на то, что спектр планеты будет ненамного, но заметным образом смещаться в красную или синюю сторону благодаря тому, что потенциальный двойник Земли будет приближаться или отдаляться от нас, вращаясь вокруг своей звезды. Соответственно, наблюдая за сдвигами в расположении определенных линий поглощения и излучения в объединенном спектре звезды и планеты, можно понять, какие из них принадлежат светилу, а какие – его спутнице.

Для поиска таких линий используется простой прием – ученые комбинируют спектрометрические данные низкой точности, полученные с орбиты, с данными высокой точности, полученными с помощью наземных телескопов. Их сочетание одновременно позволяет "удалить" те части спектра, которые принадлежат звезде, и сохранить все данные по химическому составу, которые могут быть случайно убраны из спектра высокого разрешения при его очистке от помех и ложных сигналов.

Работу этой методики ученые проверили на хорошо изученном "горячем юпитере" HD 209458 b в созвездии Пегаса, чья высокая температура и близость к Земле – около 150 световых лет – позволили Броги и его коллегам получить прямые данные по его спектру несколько лет назад. Получив "точный" спектр при помощи телескопа VLT, и "грубый" спектр при помощи "Хаббла", авторы статьи нашли в атмосфере этой планеты все те же вещества, которые ранее находили на HD 209458 b – воду, метан, аммиак, ацетилен, синильную кислоту, угарный газ и СО2, и уточнили доли некоторых из них.

С другой стороны, проблема заключается в том, что такие наблюдения за планетами размерами с Землю пока невозможно вести, так как для получения такого спектра необходимы прямые наблюдения за планетой и ее "реальные" фотографии. Это станет возможным лишь через несколько лет, когда будут построены мега-телескопы нового поколения – европейский E-ELT и американские GMT и TMT, а также запущен "наследник" Хаббла, телескоп "Джеймс Уэбб".

Это, однако не помешало Броги и его коллегам выделить сразу десять возможных кандидатов на роль обитаемых планет, наблюдения за которыми ученые планируют начать после того, как новые телескопы "откроют глаза" и начнут наблюдения за Вселенной.

 Источник: журнал Astrophysical Journal Letters