Астрофізики прискорять пошук потенційно населених екзопланет

Вчені з Вашингтонського університету знайшли спосіб визначати абіотичне походження кисню і озону в атмосфері екзопланет. Нова методика допоможе відсікти помилкових кандидатів у потенційно населені планети. Роботу авторів опубліковано в журналі.

При пошуку потенційно населених екзопланет вчені звертають увагу на склад її атмосфери. На можливість наявності життя на планеті можуть вказувати такі гази як кисень або озон, який утворюється з молекулярного кисню під дією ультрафіолетового випромінювання. Наприклад, на Землі кисень виробляється виключно в результаті фотосинтезу, проте він також може вироблятися і під впливом абіотичних факторів.

У своїй роботі вчені спробували визначити, які фактори можуть вказувати на «неживе» походження О₂ і О₃. Дослідники розглядали модель безлюдної, але придатної для життя планети, з атмосферним складом N₂ - _CO2 - H2O, що обертається навколо зірки класу M або K (червоний карлик). Вони провели комп'ютерне моделювання в ході якого з'ясували, що на абіотичне походження кисню і озону можуть вказувати CO і O4.

У першому випадку молекули чадного газу (СО₂) можуть розпадатися в результаті фотолізу, тобто під дією фотонів електромагнітного випромінювання. В результаті будуть вивільнятися атоми кисню, які зможуть утворити молекулярний кисень. В даному випадку індикатором «неживого» походження О₂ може бути наявність спектральних ліній вуглекислого газу (довжина хвилі 2,35, 4,6 мікрометрів) разом з монооксидом вуглецю (довжина хвилі 1,6, 2,0, 4,3 мікрометрів).

Другий сценарій передбачає руйнування води, що знаходиться в атмосфері планети. У цьому випадку водень буде залишати атмосферу екзопланети, в результаті чого в ній буде залишатися велика кількість кисню, набагато більша, ніж в атмосфері Землі, як зауважують вчені. У цьому випадку молекули O₂ асоціюватимуться в пари з протилежними спинами, які формують нестійкі об'єднання O₂-O₂ або тетракислень. Тоді дослідники зможуть спостерігати молекули О₄ (довжина хвилі 1,27 мікрометрів), які і будуть вказувати на абіотичне походження О₂.

Дослідники відзначають, що нова методика допоможе прискорити пошук потенційно населених екзопланет. Дані розрахунки вчені складали для телескопа «Джеймс Вебб», запуск якого намічений на 2018 рік. Спектрограф NIRSpec, яким буде оснащений телескоп, здатний робити спектроскопію середньої роздільної здатності в діапазоні довжин хвиль 1-5 мікрометрів і низької роздільної здатності з довжиною хвилі 0,6-5 мікрометрів.