Обнаружены уверенные признаки биологической активности за пределами Солнечной системы

Используя передовые возможности космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), международная группа исследователей под руководством ученых из Кембриджского университета.

Они выявили химические следы диметилсульфида (DMS) и/или диметилдисульфида (DMDS) в атмосфере экзопланеты K2-18b. Особую значимость открытию придает тот факт, что данная планета располагается в так называемой обитаемой зоне своей звезды — области, где теоретически возможно существование жидкой воды.

Ключевая особенность обнаруженных соединений заключается в том, что на Земле DMS и DMDS продуцируются исключительно биологическими системами, преимущественно микроорганизмами, такими как морской фитопланктон. Хотя нельзя исключать возможность неизвестных абиотических процессов, способных генерировать эти молекулы в атмосфере K2-18b, полученные результаты представляют собой наиболее убедительное на сегодняшний день свидетельство потенциального существования жизни за пределами нашей планетной системы.

Статистическая значимость и перспективы дальнейших исследований

Проведенные наблюдения достигли уровня статистической достоверности "три сигмы", что соответствует вероятности случайного возникновения наблюдаемого феномена всего в 0,3%. Для официального признания научного открытия необходимо преодолеть порог "пяти сигм", когда вероятность случайности снижается до 0,00006%. По оценкам ученых, дополнительные 16-24 часа наблюдений с помощью JWST могут обеспечить достижение этого критически важного уровня достоверности. Результаты исследования опубликованы в престижном научном издании The Astrophysical Journal Letters.

Уникальные характеристики K2-18b

Предшествующие наблюдения за экзопланетой K2-18b, масса которой в 8,6 раза превышает земную при радиусе, превосходящем земной в 2,6 раза, выявили присутствие метана и углекислого газа в ее атмосфере. Это стало первым случаем обнаружения углеродсодержащих молекул в атмосфере экзопланеты, расположенной в обитаемой зоне. К2-18b находится на расстоянии 124 световых лет от Земли в созвездии Льва. Полученные данные согласуются с теоретической моделью "гикейской" планеты — потенциально обитаемого мира, покрытого океаном и окруженного атмосферой с высоким содержанием водорода.

Методология и инструментарий исследования

Профессор Никку Мадхусудхан из Кембриджского института астрономии, руководивший исследованием, поясняет: "Мы не были абсолютно уверены, что сигнал, зафиксированный ранее, действительно указывал на присутствие DMS, однако даже предположение о его наличии было достаточно интригующим, чтобы провести повторные наблюдения с помощью JWST, используя альтернативный инструментарий".

Для определения химического состава атмосфер удаленных планет астрономы анализируют свет родительской звезды в момент транзита планеты — когда она проходит между звездой и наблюдателем с Земли. В такие периоды JWST регистрирует незначительное снижение яркости звезды, а минимальная часть звездного излучения проходит через атмосферу планеты перед тем, как достичь нашей планеты. Избирательное поглощение отдельных компонентов звездного спектра газами планетарной атмосферы создает характерные "отпечатки", которые ученые могут идентифицировать для определения состава атмосферы экзопланеты.

Предварительное обнаружение DMS основывалось на данных, полученных с помощью инструментов NIRISS (Инфракрасный формирователь изображений и бесщелевой спектрограф ближнего диапазона) и NIRSpec (Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) телескопа JWST, совместно охватывающих ближний инфракрасный диапазон (0,8-5 микрон). Новое независимое наблюдение было проведено с использованием инструмента MIRI (Прибор среднего инфракрасного диапазона) в диапазоне 6-12 микрон.

"Это независимая линия доказательств, использующая другой инструмент и иной диапазон длин волн, не пересекающийся с предыдущими наблюдениями," — отмечает Мадхусудхан. "Сигнал проявился четко и убедительно".

Уникальная концентрация биомаркеров

DMS и DMDS относятся к одному химическому семейству, и обе молекулы рассматриваются как потенциальные биосигнатуры. Они имеют частично совпадающие спектральные характеристики в исследуемом диапазоне длин волн, хотя последующие наблюдения позволят более четко дифференцировать эти два соединения.

Примечательно, что концентрации DMS и DMDS в атмосфере K2-18b кардинально отличаются от земных показателей, где их содержание обычно не превышает одной части на миллиард по объему. На экзопланете, согласно оценкам исследователей, их концентрация в тысячи раз выше — более десяти частей на миллион.

"Более ранние теоретические работы предсказывали возможность высоких концентраций серосодержащих газов, таких как DMS и DMDS, на гикейских мирах," — отмечает Мадхусудхан. "И теперь мы наблюдаем это в полном соответствии с предсказаниями. Учитывая совокупность имеющихся данных об этой планете, гикейский мир с океаном, изобилующим жизнью, представляется сценарием, наилучшим образом соответствующим полученным результатам".

Научная осторожность и перспективы

Мадхусудхан подчеркивает, что, несмотря на захватывающий характер полученных результатов, критически важно собрать дополнительные данные, прежде чем делать категорические заявления об обнаружении внеземной жизни. Он демонстрирует сдержанный оптимизм, признавая возможность существования неизученных химических процессов на K2-18b, которые могли бы объяснить наблюдаемые явления. В сотрудничестве с коллегами он планирует проведение дальнейших теоретических и экспериментальных исследований для определения потенциальных абиогенных механизмов продуцирования DMS и DMDS в условиях, предполагаемых на экзопланете.

"Выявление этих биосигнатурных молекул ставит фундаментальные вопросы относительно процессов, способных их генерировать," — комментирует соавтор исследования Субхаджит Саркар из Кардиффского университета.

"Наша работа является отправной точкой для комплекса исследований, необходимых для подтверждения и осмысления последствий этих удивительных открытий," — добавляет соавтор Саввас Константину из Кембриджского института астрономии, сообщает habr.com.

"Принципиально важно сохранять глубоко критический подход к собственным результатам, поскольку только посредством повторных наблюдений мы сможем достичь уровня уверенности, необходимого для окончательных выводов," — подчеркивает Мадхусудхан. "Именно так и должна функционировать наука".

Хотя Мадхусудхан пока воздерживается от утверждений об окончательном открытии, он убежден, что благодаря таким передовым инструментам, как JWST, и перспективным телескопам будущего человечество приближается к ответу на один из фундаментальных вопросов бытия: уникально ли возникновение жизни на Земле?

"Возможно, десятилетия спустя, оглядываясь на нынешний момент, мы осознаем, что именно тогда живая вселенная оказалась в пределах нашего восприятия," — размышляет Мадхусудхан. "Это может стать поворотным пунктом, когда фундаментальный вопрос о нашем космическом одиночестве внезапно трансформируется в задачу, поддающуюся научному решению".

Космический телескоп Джеймса Уэбба представляет собой совместный проект Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), Европейского космического агентства (ESA) и Канадского космического агентства (CSA). Исследование получило поддержку в рамках гранта Frontier Research от Исследовательского и инновационного агентства Великобритании (UKRI).

Читайте также: 

• Указ подписан. Россиян ждут 16 выходных в мае
• Указ принят — ждите "гостей": с 19 апреля штраф 15 000 рублей в день для владельцев квартир с балконом
• YouTube порадует россиян в апреле
• Пенсионерам назвали справку, которая сделает пенсию больше сразу на 3000 рублей
• "Температура рухнет больше чем на 20 градусов": Вильфанд обновил прогноз