Джеймс Уэбб, возможно, никогда не сможет найти свидетельства существования жизни на экзопланетах

Экзопланета K2-18b недавно оказалась в центре внимания после заявления учёных о возможном обнаружении в её атмосфере химических веществ, которые на Земле производятся живыми организмами.

Хотя учёные подчеркнули, что речь не идёт о прямом доказательстве жизни, этот случай вновь поднял вопрос о реальных возможностях космического телескопа имени Джеймса Уэбба в поиске биосигнатур за пределами нашей Солнечной системы.

Метод, который использует JWST для изучения атмосфер экзопланет, основан на анализе света звезды, проходящего через атмосферу планеты во время её транзита. Каждый химический элемент поглощает свет на определённых длинах волн, создавая уникальные отпечатки в спектре. Именно так в атмосфере K2-18b были обнаружены диметилсульфид (DMS) и другие соединения. Однако интерпретация этих данных сталкивается с серьёзными сложностями.

Группа астрономов под руководством Сары Сигер из Массачусетского технологического института (США) подробно разобрала ограничения JWST. Телескоп, созданный для исследования четырёх основных научных направлений, включая изучение планетарных систем и происхождения жизни, способен улавливать лишь слабые сигналы. Его возможности сосредоточены, в основном, на экзопланетах, вращающихся вокруг небольших и тусклых звёзд, которые значительно меньше Солнца.

Для таких систем приборы этого телескопа улавливают более чёткий сигнал, так как планеты блокируют значительную часть света звезды. Однако активность таких звёзд, выражающаяся в частых вспышках и огромных пятнах на них, искажает данные, затрудняя выделение чистого спектра атмосферы. Например, в системе TRAPPIST-1, где семь планет вращаются вокруг красного карлика, звёздная активность настолько высока, что делает сигналы атмосферы этих планет почти не читаемыми.

Ещё одна проблема связана с самим методом. Спектры, полученные JWST, представляют собой усреднённые данные, объединяющие свет звезды и планеты. Это похоже на попытку разобрать текст книги, глядя на её тень. Учёные должны учитывать множество факторов — от распределения газов в атмосфере до влияния отражения от облаков и поверхности планеты.

Кроме того, даже если телескоп фиксирует молекулу DMS, которая на Земле связана с жизнью, это не гарантирует её биологического происхождения. Например, вулканическая активность или сложные химические реакции в атмосфере могут имитировать биосигнатуры.

Сигер и её коллеги выделяют три критерия, необходимых для подтверждения биосигнатур. Во-первых, сигнал должен быть статистически надёжным. Во-вторых, исследователи должны точно определить, какому газу он соответствует. В-третьих, необходимо исключить небиологические объяснения.

В случае с K2-18b предварительное обнаружение DMS не проходит все 3 этапа проверки. Данные слишком зашумлены, а альтернативные возможности образования этого газа не опровергнуты.

Авторы статьи делают неутешительный вывод — JWST, несмотря на свою мощь, вряд ли сможет предоставить неопровержимые доказательства существования жизни на экзопланетах. Его роль скорее заключается в подготовке почвы для будущих телескопов, таких как обсерватория «Нэнси Грейс Роман» или проектов с прямым наблюдением экзопланет. Эти инструменты, оснащённые улучшенным коронографами для блокировки света звезды, смогут изучать атмосферы планет у более ярких светил, включая аналоги Солнца.

Однако это не обесценивает вклад JWST. Телескоп уже расширил наше понимание разнообразия экзопланет, обнаружив миры с неожиданными химическими составами. Каждое новое наблюдение улучшает модели атмосфер и помогает астрономам совершенствовать методы поиска.

Даже если ответ на вопрос - «Одни ли мы во Вселенной?» придётся ждать чрезвычайно долго, то Джеймс Уэбб навсегда останется важным этапом в истории этого поиска.