Поиск жизни за пределами Земли основан на обнаружении биомаркеров — химических сигналов, которые могут указывать на присутствие живых организмов. Среди них метан всегда играл неоднозначную роль. Этот газ на Земле образуется как в результате биологических, так и геологических процессов, что затрудняет его интерпретацию при обнаружении на других планетах.
Новое исследование, проведенное под руководством ученых из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, показывает, что метан может быть более надежным биомаркером, чем считалось ранее. Ученые проанализировали химический состав атмосферы экзопланет с помощью инновационного инструмента моделирования и обнаружили, что присутствие метана в значительных количествах, без обилия угарного газа, может быть серьезным признаком биологической активности.
Фактически, в нормальных условиях геологические процессы также имеют тенденцию производить монооксид углерода, в то время как микробная жизнь стремится удалить его из атмосферы. Таким образом, новая модель, предложенная исследователями, показывает, как при определенных условиях метан может быть четким сигналом присутствия форм жизни.
Метан как биологический сигнал: прибор BARBIE
Традиционно метан считался неоднозначным биомаркером, поскольку он может образовываться как в результате геологических явлений, так и в результате биологической активности. Однако новое исследование показывает, что если он присутствует в больших количествах и в отсутствие монооксида углерода, то вероятность его биологического происхождения гораздо выше. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали BARBIE (Bayesian Atmospheric Retrieval for Biosignatures), сложный инструмент моделирования атмосферы.
BARBIE основан на методе Байеса — статистическом методе, используемом для определения вероятности результатов на основе определенных данных, что означает изменение вероятности при введении дополнительных данных. В деталях BARBIE — это система, разработанная для оценки вероятности того, что данный состав атмосферы является результатом биологических процессов, а не чисто геохимических явлений. Модель использует спектроскопические данные и химическое моделирование для анализа взаимодействия между различными газами и определения того, может ли их сочетание быть объяснено только абиогенными процессами.
При анализе экзопланетных атмосфер BARBIE показала, что присутствие большого количества метана без соответствующего уровня окиси углерода статистически маловероятно объяснить исключительно геологическими процессами.
На рисунке показан спектр экзопланетной атмосферы. Верхний график представляет собой геометрическое альбедо с учетом вклада различных молекул, а нижний график показывает их специфические полосы поглощения в диапазоне от 0,2 до 2 микрометров.
Программное обеспечение использует подход байесовского вывода для количественной оценки степени неопределенности данных наблюдений, повышая надежность прогнозов. Это особенно важно, когда речь идет об измерениях, проводимых космическими телескопами, такими как «Джеймс Уэбб», которые наблюдают за экзопланетами на большом расстоянии и должны отличать биологические сигналы от инструментальных помех и альтернативных источников. Благодаря BARBIE ученые теперь могут присвоить значение вероятности гипотезе о том, что метансодержащая атмосфера действительно является продуктом биологической активности, что облегчает идентификацию потенциально пригодных для жизни миров.
Последствия для астробиологических исследований
Если результаты этого исследования подтвердятся, оно может пересмотреть приоритеты будущих космических миссий. Аппарат «Уэбб» уже занимается анализом атмосфер экзопланет и может предоставить первые конкретные данные о мирах с большим количеством метана и подходящими условиями, о которых говорится в этом исследовании.
Кроме того, запланированные на следующее десятилетие миссии, такие как космический телескоп НАСА Habitable Worlds Observatory (HWO) и миссия ЕКА Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey (ARIEL), могут уточнить поиск и выявить экзопланеты с атмосферами, совместимыми с жизнью.
Ключевым аспектом данного исследования является то, что оно предоставляет ученым более простой и четкий критерий для определения потенциальных пригодных для жизни миров. Вместо того чтобы искать сложную комбинацию газов, возможно, будет достаточно определить метан в определенном химическом контексте, чтобы получить сильный намек на жизнь.
Однако эксперты предупреждают, что для подтверждения биосигнатуры требуется все больше и больше доказательств, а также дальнейшие наблюдения, чтобы исключить редкие геологические процессы, которые могут имитировать биологическое присутствие.
С исследованием, опубликованным в журнале The Astrophysical Journal, можно ознакомиться здесь.
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru
