Сергей Попов - Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени - от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Менее строгим является понятие галактической зоны обитаемости . В этом случае речь идет о возможности длительного существования и развития жизни, которым могут угрожать такие внешние воздействия, как взрывы сверхновых, близкие пролеты звезд, попадание в плотные молекулярные облака. В некоторых областях галактик такие события более вероятны, в некоторых – менее. Выделенной считается зона коротации , в которой скорость движения звезды диска вокруг центра галактики примерно равна скорости спирального узора. Тогда звезда и ее планеты реже оказываются вблизи рукавов, где опасные воздействия более вероятны. Именно такое положение, согласно многим моделям, занимает наше Солнце.

Третьим пунктом на пути установления потенциальной обитаемости планеты является обнаружение биомаркеров в ее атмосфере.

Обнаружив планету земного типа на устойчивой примерно круговой орбите в зоне обитаемости у звезды Главной последовательности с подходящим возрастом, мы относим ее к потенциально обитаемым. Следующим шагом должно стать изучение характеристик атмосферы такой планеты. Ученые пытаются выделить набор веществ, присутствие которых в атмосфере должно гарантировать существование на планете жизни земного типа. При этом спектральные линии соответствующих молекул должны быть обнаружимы современными средствами или хотя бы инструментами, которые могут быть созданы в ближайшем будущем. Такие вещества называют биомаркерами.

Для земной жизни важны разные вещества. Кроме воды и кислорода важную роль в биохимии играют, например, сера и фосфор, однако следы присутствия соединений с этими элементами будет трудно обнаружить в атмосферах потенциально обитаемых планет. Кроме того, важно выбирать такие вещества и их комбинации, которые трудно объяснить естественными небиологическими (абиогенными) процессами. Так, например, сосуществование в земной атмосфере кислорода (O 2) с метаном (CH 4) и закисью азота (N 2О) требует биологических процессов.

К основным биомаркерам относят молекулы O 2, O 3, H 2O, CH 4, CO 2, N 2O (некоторые вещества должны присутствовать в значительных количествах, как, например, кислород, поскольку малые его количества могут быть абиогенными). Иногда в список включают также аммиак (NH 3) и некоторые другие соединения. По отдельности эти вещества могут иметь абиогенное происхождение, но наличие их всех вместе с высокой вероятностью указывает на проявление жизни, подобной нашей.

К основным биомаркерам относят молекулярный кислород, озон, воду, метан, углекислый газ и закись азота («веселящий газ»).

Обнаружение присутствия линий биомаркеров в спектрах землеподобных планет – очень трудная задача. Во-первых, речь идет об очень слабых объектах, поэтому необходимы крупные инструменты. Во-вторых, основные линии находятся в инфракрасной части спектра, где земная атмосфера недостаточно прозрачна. По этим причинам основные результаты, по-видимому, будут получать в рамках специальных космических проектов, подобных Darwin («Дарвин») и TPF (Terrestrial Planet Finder), которые, к сожалению, не были включены в реализующиеся космические программы. На сегодняшний день основные надежды связаны со следующим поколением крупных наземных телескопов с диаметрами зеркал 30–40 м и с космическим телескопом James Webb.

По всей видимости, поиск спектральных линий H 2O, CH 4, CO 2нужно будет вести из космоса, так как они лежат в основном на длинах волн более 5 мкм, а в этом диапазоне наша атмосфера почти непрозрачна. Для наземных телескопов ближайшей задачей будет обнаружение кислорода в спектрах транзитных планет. К сожалению, чтобы накопить достаточный сигнал, придется наблюдать много прохождений планеты по диску звезды, поэтому результат может быть получен лишь за довольно длительное время. Расчеты показывают, что для этого лучше всего подходят транзитные планеты в зонах обитаемости вокруг красных карликов. К сожалению, как уже было отмечено выше, это не лучшие кандидаты в двойники Земли, в том числе и по той причине, что сильное ультрафиолетовое излучение, возникающее при мощных вспышках на маломассивных звездах, разрушает молекулы ДНК.

Для обнаружения линий всех основных биомаркеров понадобятся специальные космические проекты.

Также нужно помнить, что обитаемая планета – это не обязательно точная копия современной Земли. Свойства атмосферы нашей планеты 1–2 млрд лет назад заметно отличались от сегодняшних, хотя Земля в то время уже была обитаемой. Расчеты учитывают и это: моделируется изменение спектра земной атмосферы с течением времени, и, возможно, это поможет в поисках. Гораздо труднее будет доказать существование жизни, не похожей на земную.