Признаки жизни: обнаружены ли живые существа на далекой планете
На планете K2-18b обнаружено вещество, присутствие которого на безжизненном небесном теле было бы очень трудно объяснить. При этом условия на K2-18b достаточно комфортны для живых существ. Пожалуй, это самая сильная заявка на существование внеземной жизни в истории науки. Однако ученые не торопятся с выводами и ищут альтернативные варианты.
Далекий океан
В 2021 году кембриджские астрономы во главе с Никку Мадхусудханом описали новый класс потенциальных планет (Forbes подробно рассказывал об этом). Это миры с радиусом более двух земных, состоящие из воды на 10–90% и имеющие плотную атмосферу из водорода и гелия. Скомбинировав английские слова «водород» (hydrogen) и «океан» (ocean), авторы назвали эти планеты hyoceans. На русский язык это новое слово обычно переводят как «гикеаны».
Исследователи указали несколько кандидатов в гикеаны среди известных планет. В их числе оказался и объект K2-18b радиусом 2,61 ± 0,09 земного и массой 8,63 ± 1,35 земной. Он находится в 124 световых годах от Земли и обращается вокруг небольшой тусклой звезды — красного карлика. Один оборот планеты вокруг своего солнца длится всего 33 земных суток.
Планета слишком мала и далека, чтобы разглядеть ее в телескоп. Но каждый раз, когда она проходит между Землей и своей звездой, K2-18b затмевает часть света последней. Точно измерив яркость звезды, можно заметить, что она уменьшается каждые 33 дня. Это стандартный и самый продуктивный способ поиска планет.
Во время затмения лучи звезды проходят через атмосферу планеты. Некоторые содержащиеся в атмосфере газы поглощают излучение, причем каждое вещество «предпочитает» свою частоту электромагнитных волн. Инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб», наблюдавший K2-18b, получал спектр инфракрасных волн, другими словами, сортировал излучение по частотам. Астрономы сравнили спектр звезды во время затмения и вне его и определили, какие частоты поглощает атмосфера планеты. По этим частотам (линиям поглощения, как говорят специалисты) можно распознать присутствующие в атмосфере газы.
В 2023 году группа Мадхусудхана с помощью «Уэбба» обнаружила на K2-18b метан и углекислый газ. Также ученые нашли в спектре следы диметилсульфида, или ДМС (C2H6S). Это вещество на Земле вырабатывают водоросли и бактерии. Оно вносит свой вклад в неприятный запах сточных вод.
В тот раз сигнал от ДМС был слишком слабым, чтобы судить о нем с уверенностью. И вот теперь та же группа повторила наблюдения — снова с помощью «Уэбба», но на сей раз используя другой прибор на его борту. По результатам новых наблюдений ученые сделали вывод: на K2-18b почти наверняка есть либо ДМС, либо очень похожее на него соединение — диметилдисульфид, или ДМДС (C2H6S2), либо оба вещества вместе.
ДМС интересен тем, что на Земле в естественных условиях его вырабатывают только живые организмы. Говорит ли это о том, что далекая планета обитаема?
Надежды и риски
Конечно, K2-18b — не Земля. Может быть, там диметилсульфид вырабатывается абиогенно, то есть без участия живых организмов?
Авторы ссылаются на несколько лабораторных экспериментов и компьютерных моделей. В них имитировались условия, предположительно царящие на гикеанах. Вывод: известные нам «безжизненные» процессы не могут дать ДМС или ДМДС в значительных количествах. К тому же для абиогенного синтеза потребовалось бы много сероводорода (H2S), а как раз его в атмосфере K2-18b не обнаружено.
Однако ученые не сбрасывают со счетов возможность, что абиогенные механизмы все-таки есть — просто мы их пока не знаем. В конце концов, никто никогда не бывал на гикеанах, и наши представления о них весьма умозрительны. Другими словами, обнаружение ДМС или ДМДС нельзя считать однозначным свидетельством внеземной жизни.
Кстати, не исключено, что этот результат вообще ложный. Авторы оценивают его достоверность в 99,73%. Другими словами, даже если все модели и вычисления правильны, существует вероятность в 0,27%, что сигнал представляет собой всего лишь случайное наложение шумов. Эта вероятность невелика, но история науки уже знает такие случаи. Устранить эту неопределенность довольно легко. Еще около 25 часов наблюдательного времени «Уэбба», и надежность повысится до золотого стандарта в 99,99994%. Правда, выделят ли их — отдельный вопрос: время уникального телескопа стоит очень дорого.
Отдельно стоит учитывать возможность ошибки. Опознать вещество по линиям поглощения совсем не просто. Исследователям пришлось использовать довольно сложную модель атмосферы гикеана. Потом они перебрали 20 соединений, которые теоретически можно в ней встретить, и показали, что ДМС и ДМДС лучше всего соответствуют наблюдаемому спектру. Нельзя исключать, что найдутся еще какие-нибудь вещества, подходящие под полученный спектр не хуже или даже лучше. Или что результат изменится, если взять другую модель атмосферы. К счастью, полученный спектр выложен в открытый доступ, так что каждый специалист может проверить на нем любые альтернативные гипотезы.
В целом мы сможем уверенно говорить о жизни на других планетах, только когда накопится множество разнообразных свидетельств. Их нужно столько, чтобы невозможно было поверить, будто все они скопом оказались ошибочными. Может быть, недавнее открытие станет первым в этом длинном ряду.