В последние годы число подтвержденных внезолнечных планет возросло в геометрической прогрессии. На момент написания статьи было подтверждено в общей сложности 3777 экзопланет в 2817 звездных системах, а еще 2737 кандидатов ожидают подтверждения. Более того, число земных (то есть каменистых) планет неуклонно увеличивается, что увеличивает вероятность того, что астрономы найдут доказательства жизни за пределами нашей Солнечной системы.
К сожалению, технологии для непосредственного исследования этих планет еще не существует. В результате ученые вынуждены искать то, что известно как «биосигнатуры», химическое вещество или элемент, связанный с существованием прошлой или настоящей жизни. Согласно новому исследованию, проведенному международной группой исследователей, одним из способов поиска этих подписей было бы изучение материала, выброшенного с поверхности экзопланет во время ударного события.
В научном журнале было опубликовано исследование под названием «Поиск биосигнатур при экзопланетном воздействии». астробиология и недавно появился в сети. Его возглавлял Джанни Катальди, исследователь из Астробиологического центра Стокгольмского университета. К нему присоединились ученые из LESIA-Observatoire de Paris, Юго-Западного исследовательского института (SWRI), Королевского технологического института (KTH) и Европейского центра космических исследований и технологий (ESA / ESTEC).
Как они указывают в своем исследовании, большинство усилий по характеристике биосфер экзопланет были сосредоточены на атмосферах планет. Это состоит из поиска доказательств наличия газов, которые связаны с жизнью здесь, на Земле, например, углекислый газ, азот и т. д. - а также вода. Как сказал Каталди Space Magazine по электронной почте:
«Мы знаем с Земли, что жизнь может оказать сильное влияние на состав атмосферы. Например, весь кислород в нашей атмосфере имеет биологическое происхождение. Кроме того, кислород и метан сильно находятся вне химического равновесия из-за присутствия жизни. В настоящее время еще не возможно изучить состав атмосферы подобных Земле экзопланет, однако ожидается, что такое измерение станет возможным в обозримом будущем. Таким образом, атмосферные биосигнатуры являются наиболее перспективным способом поиска внеземной жизни ».
Тем не менее, Катальди и его коллеги рассмотрели возможность охарактеризовать обитаемость планеты путем поиска признаков воздействия и изучения выброса. Одним из преимуществ этого подхода является то, что выбросы ускользают от тел с более низкой гравитацией, таких как скалистые планеты и луны, с наибольшей легкостью. Атмосферу этих типов тел также очень трудно охарактеризовать, поэтому этот метод позволил бы получить характеристики, которые иначе были бы невозможны.
И, как указал Катальди, он также будет дополнять атмосферный подход несколькими способами:
«Во-первых, чем меньше экзопланета, тем сложнее изучить ее атмосферу. Напротив, меньшие экзопланеты производят большее количество спасающихся выбросов, потому что их поверхностная гравитация ниже, что облегчает обнаружение выброса из меньшей экзопланеты. Во-вторых, когда мы думаем о биосигнатурах при ударном выбросе, мы думаем в первую очередь об определенных минералах. Это связано с тем, что жизнь может влиять на минералогию планеты либо косвенно (например, изменяя состав атмосферы и, таким образом, давая возможность формироваться новым минералам), либо напрямую (производя минералы, например, скелеты). Таким образом, воздействие выброса позволило бы нам изучать биосигнатуры другого типа, дополняющие атмосферные сигнатуры ».
Еще одним преимуществом этого метода является тот факт, что он использует преимущества существующих исследований, в которых изучалось воздействие столкновений между астрономическими объектами. Например, было проведено множество исследований, в которых была предпринята попытка наложить ограничения на гигантское воздействие, которое, как полагают, сформировало систему Земля-Луна 4,5 миллиарда лет назад (или Гипотеза гигантского удара).
Хотя такие гигантские столкновения, как полагают, были обычным явлением на заключительной стадии формирования планет земной группы (продолжительностью около 100 миллионов лет), команда сосредоточилась на столкновениях астероидных или кометных тел, которые, как полагают, происходят в течение всей жизни экзопланетной планеты. система. Опираясь на эти исследования, Катальди и его коллеги смогли создать модели для выброса экзопланеты.
Как объяснил Катальди, они использовали результаты литературы по кратерным ударам для оценки количества создаваемых выбросов. Для оценки силы сигнала дисков околозвездной пыли, созданных выбросом, они использовали результаты из диска обломков (то есть внесолнечные аналоги Главного пояса астероидов Солнечной системы). В итоге результаты оказались довольно интересными:
«Мы обнаружили, что удар тела диаметром 20 км производит достаточно пыли, чтобы ее можно было обнаружить с помощью современных телескопов (для сравнения, размер импактора, который убил динозавров 65 миллионов лет назад, хотя и составляет около 10 км). Однако изучение состава выбрасываемой пыли (например, поиск биосигнатур) недоступно для современных телескопов. Другими словами, с помощью современных телескопов мы могли бы подтвердить наличие выброшенной пыли, но не изучать ее состав ».
Короче говоря, изучение материала, выбрасываемого из экзопланет, находится в пределах нашей досягаемости, и способность когда-либо изучать его состав позволит астрономам иметь возможность характеризовать геологию экзопланеты - и, таким образом, будет устанавливать более точные ограничения на ее потенциальную пригодность для жизни. В настоящее время астрономы вынуждены делать обоснованные предположения о составе планеты на основе ее видимых размеров и массы.
К сожалению, более детальное исследование, которое могло бы определить наличие биосигнатур в выбросах, в настоящее время невозможно, и будет очень трудным даже для телескопов следующего поколения, таких как Космический телескоп Джеймса Вебба (JWSB) или Дарвин, Между тем, исследование выброса из экзопланет представляет некоторые очень интересные возможности, когда дело доходит до изучения экзопланет и их характеристики. Как указал Катальди:
«Изучая выбросы от удара, мы могли бы кое-что узнать о геологии и обитаемости экзопланеты и потенциально обнаружить биосферу. Этот метод - единственный известный мне способ доступа к подповерхности экзопланеты. В этом смысле воздействие можно рассматривать как эксперимент по бурению, предоставленный природой. Наше исследование показывает, что пыль, образующаяся в результате столкновения, в принципе обнаружима, и будущие телескопы смогут ограничить состав пыли и, следовательно, состав планеты ».
В ближайшие десятилетия астрономы будут изучать внезолнечные планеты с инструментами повышенной чувствительности и мощности в надежде найти признаки жизни. Со временем поиск биосигнатур в обломках вокруг экзопланет, созданных ударами астероидов, может быть выполнен в тандеме с искателями атмосферных биосигнатур.
Объединив эти два метода, ученые смогут с большей уверенностью сказать, что далекие планеты не только способны поддерживать жизнь, но и активно делают это!
