Ученые поставили под сомнение наличие жизни на карликовой планете K2-18

В прошлом году ученые выявили в атмосфере экзопланеты, находящейся в 124 световых годах от Земли, диметилсульфид — соединение, которое на нашей планете способны порождать только живые организмы. Авторы нового исследования с помощью довольно сложных методов подвергли сомнению его наличие там.

Фото: Wikimedia Commons by Tomruen is licensed under CC-BY-SA-4.0

Красный карлик K2-18 расположен относительно недалеко от Солнца и был обнаружен лишь в 2015 году. При массе, которая в полтора раза меньше солнечной, он уступает по яркости нашей звезде более чем в 40 раз. Вокруг этого карлика вращается планета K2-18 b — первая из планет в обитаемой зоне, чья атмосфера была проанализирована "при свете". Астрономы с помощью этого метода выясняют, каким образом атмосфера планеты поглощает излучение своей звезды, что позволяет сделать выводы о её составе.

По диаметру планета K2-18 b в 2,61 раза больше Земли, а в массе превосходит ее в 8,63 раза. Ее оцениваемая плотность составляет всего 2,67 тонн на кубометр, примерно в два раза ниже, чем у Земли, и примерно на 70 процентов больше, чем у Нептуна. Такие объекты часто называются субнептунами. Однако эта планета слишком близка к своей звезде, чтобы считаться полным аналогом Нептуна. Она должна быть теплее Земли.

Ранее проведенные наблюдения позволили астрономам определить, что в атмосфере K2-18 b присутствует довольно серьезное количество, в основном водородной, атмосферы. Там также обнаружили следы метана и углекислого газа, в сумме составляющие до одного процента атмосферы.

В прошлом году было объявлено обнаружение диметилсульфида в местной атмосфере. Это соединение хорошо известно каждому, поскольку именно оно дает особый морской запах. Источником диметилсульфида у нас являются водоросли и фитопланктон, которые выделяют его как продукт жизнедеятельности. Хотя его можно извлечь и искусственным путем, методы для этого практически не применимы вне лаборатории или отрасли промышленности. Это создает надежду на существование на K2-18 b хотя бы простой формы жизни.

Недавно ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) опубликовали в The Astrophysical Journal Letters исследование, в котором показали, что наличие диметилсульфида на K2-18 b весьма сомнительно.

Для этого они использовали данные космического телескопа "Джеймс Уэбб", в которых другие исследователи ранее нашли следы диметилсульфида, и провели повторный анализ. С помощью моделирования они показали, что введение достаточного количества метана в данные делает их неразличимыми от тех наблюдений, на основе которых был обнаружен диметилсульфид.

Это связано с тем, что полосы поглощения излучения у метана и диметилсульфида в определенной степени перекрываются. При большом количестве излучения можно различить одно соединение от другого. Однако K2-18 является очень тусклой звездой, излучающей малое количество электромагнитных волн.

Другой возможностью обнаружения диметилсульфида на K2-18 b могло бы быть его значительное содержание в атмосфере. Авторы нового исследования пытались определить, какой уровень этого соединения дал бы сильный сигнал в данных "Джеймса Уэбба". К сожалению, для этого концентрация диметилсульфида там должна быть в 20 раз выше, чем на Земле. Это практически невозможный уровень, поскольку такие концентрации фитопланктона или водорослей в реальной биосфере недостижимы.

Тем не менее в новом исследовании есть надежда. В течение 2024 года "Джеймс Уэбб" применит другой инструмент для поиска диметилсульфида на K2-18 b, который ранее не использовался. Его рабочий диапазон составляет волны от девяти до 13 микрометров. Ранее этот телескоп изучал субнептун в диапазоне около 3,4 микрометра. С учетом нового диапазона можно будет четко определить наличие такого соединения в земных концентрациях.

Следует отметить, что возможность существования жизни аналогичной земной на K2-18 b является маловероятной с точки зрения общих соображений. Водород является мощным парниковым газом, а атмосфера этой планеты, кажется, имеет большую толщину. Следовательно, реальная температура на поверхности значительно выше, чем на Земле в любую историческую эпоху и может превышать 100 градусов Цельсия. В сочетании с высоким давлением на дне местного атмосферного океана это может привести к наличию воды в суперкритическом состоянии.

Фотосинтезирующая жизнь в известных нам формах несовместима с такими условиями. Без фотосинтеза не будет и диметилсульфида.

Если, несмотря на все, это соединение будет обнаружено на K2-18 b, ученым придется пересмотреть свои представления о жизни, особенно о диапазоне условий, при которых она возможна.