Маленькие зеленые планеты

Из почти двух тысяч известных сегодня экзопланет главный интерес вызывают, конечно, те, на которых хотя бы потенциально может расти и развиваться жизнь. И если говорить о жизни в том виде, в которой мы ее обычно представляем, то она требует сочетания нескольких ключевых факторов: твердой минеральной поверхности планеты с достаточным количеством жидкой воды, энергии и умеренного тепла от материнской звезды. Уже найдено несколько несколько планет, условия на которых более или менее соответствуют этим требованиям. Однако на вопрос о том, имеется ли на них жизнь, это еще никак не отвечает.

Для того, чтобы дать уверенный ответ, требуются целенаправленные наблюдения и специализированные инструменты. Такие, как знаменитый проект SETI, который уже больше полувека – увы, безрезультатно – следит за небом в поисках упорядоченных радиосигналов из далеких звездных систем. Впрочем, у наблюдений в радиодиапазоне вскоре может появиться более надежный конкурент. В конце концов, не всякой жизни удается развиться до уровня, при котором на планете появляются разумные существа, пользующиеся радиосвязью. Однако с большой уверенностью можно сказать, что на любой обитаемой планете в той или иной форме происходит фотосинтез.

Такой значительный энергоресурс, как излучение близкой звезды, эволюция вряд ли упустит. Недаром на Земле фотосинтетические организмы появились очень рано, еще около 4 млрд лет назад, а включение архей в клетки эукариот и развитие растений произошло около 3 млрд лет назад. Различные существа используют разные фотосинтетические системы с разным набором пигментов, «работающих» на разных длинах волн. Это могут быть хлорофиллы и каротиноиды, бактериородопсины и ксантофиллы. Однако у всех у них есть общая особенность, на которую обратили внимание исследователи, работающие под руководством профессора Светланы Бердюгиной.

В статье, опубликованной журналом International Journal of Astrobiology, авторы пишут: «Наши результаты демонстрируют, что весьма точное и однозначное указание на присутствие фотосинтетических пигментов разных типов дает линейная поляризация отраженного ими света».

По крайней мере, это работает для земных организмов: бактерии и археи, растения и водоросли – какую бы фотосинтетическую систему ни использовали они, определенным образом поляризованный свет обязательно укажет на их присутствие. Комментируя работу для STRF, Светлана Бердюгина пояснила:

«Фотосинтетические пигменты очень эффективно поглощают свет определенных частей спектра – больше 90%. Это и неудивительно: такая эффективность стала результатом миллиардов лет эволюции. Длины волн поглощения связаны, видимо, с химическим составом атмосферы: фотоны, которые поглощаются в ней слабо, активно используются для фотосинтеза.

У нас нет причин считать, что где-то на другой планете эти процессы проходят как-то иначе. Если есть жизнь, то с большой вероятностью она использует фотосинтез, а если есть фотосинтез, то осуществляют его пигменты, поглощающие больше 90% излучения определенных длин волн – скорее всего, в синей и красной частях спектра, фотоны в которых сравнительно слабо рассеиваются атмосферой.

Оставшаяся часть фотонов отражается и рассеивается – и в результате приобретает поляризацию. Эта поляризация будет тем ярче выражена, чем сильнее поглощение, и если отражено у нас меньше 10% фотонов, поляризацию сравнительно легко обнаружить. Какой бы ни был фотосинтетический пигмент, он поглощает почти 100% света и делает поляризацию отраженного света заметной».

Проведенное учеными моделирование показало, что линейная поляризация солнечного света, отраженного Землей и мириадами населяющих ее фотосинтезирующих существ, будет заметна в космосе издалека. Уже существующие земные телескопы могли бы обнаружить ее у планет ближайшей к нам звездной системы, Альфы Центавра, расположенной всего в 4,37 световых годах от Солнца, – если бы фотосинтез там происходил.

К сожалению, лишь у одной из трех ее звезд (α Центавра B) имеются планеты, и условия на них для жизни вряд ли подходят. Впрочем, имеются некоторые указания на пока необнаруженную у α Центавра B планету земного типа. И если ее существование будет впоследствии доказано, астрономы наверняка займутся поисками следов «фотосинтетической поляризации» отраженного ей света.

Однако оптические телескопы следующих поколений, по расчетам Светланы Бердюгиной и ее соавторов, позволят заглянуть еще дальше и рассмотреть более далекие звездные системы. В том числе и те, в которых имеются подходящие для жизни планеты – сегодня таких известно как минимум четыре – это найденные космическим телескопом Kepler планеты Kepler-20e, Kepler-22b, Kepler-186f и обнаруженная лишь летом нынешнего года Kepler-452b.

Светлана Бердюгина добавляет:

«Возраст Земли составляет всего 4,5 млрд лет – причем, следы жизни обнарживаются уже 3,8 млрд назад. Это означает, что жизнь может появляться практически сразу после формирования подходящей планеты. Поэтому у меня лично есть серьезная уверенность в том, что жизнь – по крайней мере, микроскопическая – должна существовать во Вселенной повсеместно.

Вспомните, как развивалась история с экзопланетами. Долгое время мы лишь предполагали, что, исходя из всех наших знаний, планеты должны иметься у большинства звезд. Но заявить об этом стопроцентно было невозможно, пока не произошло первое наблюдение далекой планеты. А дальше они посыпались как из рога изобилия: мы научились их искать и теперь обнаруживаем тысячами.

С поисками жизни ситуация сейчас та же самая. Мы можем лишь делать обоснованные предположения о том, что она должна быть очень широко распространена. Мы ищем и уточняем методы ее обнаружения, копаемся в сигналах... И как только мы найдем первый пример – мы увидим, что она повсюду».

strf.ru