Науковці знайшли сліди життя на екзопланеті K2-18b. А тоді все пішло не так

На відстані 124 світлових років від Землі розташована загадкова планета, яка вже кілька років привертає увагу науковців. K2-18b вважають одним із найцікавіших кандидатів на роль потенційно придатного для життя світу. В її атмосфері виявили метан, вуглекислий газ і можливі сліди речовин, які на Землі переважно утворюють живі організми. Докладніше про відкриття та суперечки навколо нього можна дізнатися у відео на YouTube-каналі Universe Space Tech:

Дослідження K2-18b то посилюють припущення про можливе існування життя, то змушують науковців ставитися до них обережніше. Поки одні астрономи говорять про потенційний океан і біомаркери, інші наголошують, що отримані дані можна пояснити складною, але цілком небіологічною хімією.

То що насправді відомо про K2-18b і чому ця далека планета стала однією з головних героїнь сучасної астрономії?

Світ між Землею та Нептуном

K2-18b — це екзопланета, тобто планета, що розташована за межами Сонячної системи. Вона обертається навколо червоного карлика K2-18 у сузір’ї Лева.

Подібні назви можуть здаватися випадковим набором символів, однак у світі астрономії це звична практика. Відомих екзопланет уже тисячі, тому їхні позначення часто фактично виконують роль адреси в астрономічних каталогах.

K2-18b відкрили 2015 року за допомогою космічного телескопа Kepler. Один оберт навколо своєї зорі вона здійснює приблизно за 33 дні. Це значно менше за земний рік, однак її зоря набагато тьмяніша й холодніша за Сонце.

За масою K2-18b приблизно у 8–9 разів перевищує Землю, а за розміром — приблизно у 2,6 раза. Таким чином, вона посідає проміжне місце між кам’янистими планетами на кшталт Землі та газовими гігантами на кшталт Нептуна.

Називати K2-18b другою Землею було б неправильно. Найімовірніше, цей світ зовсім не схожий на нашу планету з її материками, лісами та звичними океанами.

Науковці досі сперечаються, до якого типу належить K2-18b. За однією версією, це мінінептун — планета з товстою газовою оболонкою та непридатними для життя умовами. За іншою — вона може бути представницею значно цікавішого класу так званих гікеанних планет.

Що таке гікеанна планета

Назва «гікеанна» походить від англійських слів hydrogen та ocean — «водень» і «океан».

Так називають гіпотетичні світи, вкриті глобальним океаном і оточені густою атмосферою, багатою на водень. Вважається, що за певних умов такі планети можуть бути придатними для існування життя.

Воднева атмосфера здатна створювати потужний парниковий ефект і добре утримувати тепло. Завдяки цьому рідка вода теоретично може існувати навіть на планеті, яка отримує від своєї зорі відносно мало енергії.

Якщо життя на гікеанних планетах і можливе, то, найімовірніше, йдеться не про складні організми, а про мікроорганізми, здатні існувати в океані під товстою атмосферою.

K2-18b настільки зацікавила дослідників, що її також вивчали в межах пошуку позаземних технологічних сигналів. На планету спрямували два потужні радіотелескопи, розташовані на різних континентах.

Утім, аналіз не виявив переконливих штучних вузькосмугових радіосигналів, які могли б свідчити про існування цивілізації з технологічним рівнем, подібним до земного.

Як James Webb досліджує далекі світи

Новий етап у вивченні K2-18b розпочався після запуску космічного телескопа James Webb.

Телескоп не може побачити поверхню цієї планети так, як космічні апарати фотографують Марс або Юпітер. Натомість він досліджує її атмосферу за допомогою транзитного методу.

Коли K2-18b проходить перед своєю зорею, частина зоряного світла проникає крізь атмосферу планети. Різні молекули поглинають світло на різних довжинах хвиль, залишаючи характерний спектральний слід.

Аналізуючи ці сліди, науковці можуть визначити, які речовини містяться в атмосфері далекої планети. Фактично James Webb фіксує надзвичайно малу зміну світла зорі, розташованої за 124 світлові роки від Землі.

Це один із найбільших проривів сучасної астрономії. Людство навчилося досліджувати хімічний склад світів, які не може безпосередньо роздивитися.

Космічні технології допомагають вивчати не лише екзопланети, а й астероїди, комети та ранню історію Сонячної системи. Саме цим об’єктам присвячений новий спеціальний випуск журналу Universe Space Tech, у якому зібрані матеріали про малі тіла космосу, сучасні місії та астероїдну загрозу.

Чи є на K2-18b океан

James Webb не побачив океан безпосередньо. Проте аналіз атмосфери K2-18b виявив у ній метан і вуглекислий газ. Попередні дослідження також вказували на можливу присутність водяної пари.

Таке поєднання речовин може відповідати моделі гікеанної планети, під водневою атмосферою якої розташований величезний океан.

Саме ця можливість вирізняє K2-18b серед тисяч інших відомих екзопланет. Однак наявність певних газів ще не доводить, що океан справді існує.

Інтерпретація атмосферних спектрів залежить від моделей, які використовують науковці. Один і той самий набір даних інколи можна пояснити кількома різними способами.

Потенційні біомаркери

Найбільший резонанс викликало повідомлення про можливі сліди диметилсульфіду та диметилдисульфіду в атмосфері K2-18b.

На Землі диметилсульфід переважно пов’язаний із діяльністю живих організмів, зокрема морського фітопланктону. Тому його розглядають як потенційний біомаркер — речовину, присутність якої може бути пов’язана з життям.

Якби диметилсульфід справді вдалося впевнено виявити на K2-18b, це стало б надзвичайно важливим відкриттям. Воно могло б указувати на невідомі біологічні процеси в океані далекої планети.

Саме тому після оприлюднення перших результатів у медіа з’явилося чимало гучних заголовків про можливе відкриття позаземного життя.

NASA, однак, поставилася до цих висновків стримано. Представники агенції наголосили, що пошук життя є надзвичайно складним процесом, а один можливий біомаркер не може вважатися достатнім доказом.

Чому науковці сумніваються

Низка дослідників поставила початкові висновки під сумнів. Однією з головних проблем стала недостатня статистична значущість сигналу.

Іншими словами, дані виявилися недостатньо переконливими, щоб упевнено стверджувати: James Webb справді зафіксував саме диметилсульфід або диметилдисульфід.

Додаткові питання виникають і щодо природи самої K2-18b. Навіть якщо під її атмосферою є вода, вона може перебувати в екстремальних умовах.

Через потужний парниковий ефект океан може бути надто гарячим для відомих нам форм життя. Також не виключено, що K2-18b узагалі є не гікеанною планетою, а мінінептуном із глибокою атмосферою та відсутністю чіткої твердої або рідкої поверхні.

У Сонячній системі немає планет такого розміру й типу, тому астрономи не мають близького аналога для порівняння.

Фактично вони намагаються зрозуміти природу нового класу світів, спираючись лише на невелику кількість спектральних даних.

Повторний аналіз змінив картину

Двоє дослідників, які раніше працювали з астрофізиком Нікку Мадхусудханом — одним з авторів гучного дослідження, — повторно проаналізували дані James Webb.

Початковий аналіз охоплював близько 20 речовин, які могли б пояснити спектр атмосфери K2-18b. За такого набору диметилсульфід і диметилдисульфід здавалися одними з найімовірніших варіантів.

У новому дослідженні науковці використали значно ширший перелік можливих сполук. Результати показали, що спостережуваний сигнал можуть пояснити й інші молекули.

Диметилдисульфід уже не належав до найімовірніших варіантів.

Це не означає, що потенційні біомаркери точно відсутні. Проте наразі отриманих даних недостатньо, щоб відрізнити можливі сліди життя від складної небіологічної хімії атмосфери.

Навіть якщо диметилсульфід справді присутній, його походження не обов’язково має бути біологічним. На Землі ця речовина переважно пов’язана з живими організмами, але на інших планетах можуть існувати невідомі нам механізми її утворення.

Питання викликає і можлива концентрація речовини. За деякими оцінками, вона мала б бути значно вищою, ніж на Землі, що також потребує пояснення.

Чи є життя на K2-18b

Наразі науковці не можуть відповісти на це запитання.

K2-18b залишається одним із найцікавіших об’єктів для подальших спостережень, але говорити про відкриття життя ще зарано. Наступні дослідження мають підтвердити склад її атмосфери, уточнити природу самої планети та перевірити можливі альтернативні пояснення отриманих сигналів.

Навіть якщо ознак життя на K2-18b зрештою не знайдуть, саме дослідження цієї планети вже стало важливим кроком для астрономії.

Ще кілька десятиліть тому людство не знало, наскільки поширені планети біля інших зір. Сьогодні телескопи дозволяють аналізувати атмосфери світів, розташованих за сотні трильйонів кілометрів від Землі.

Науковці шукають біомаркери, досліджують клімат далеких планет і поступово наближаються до відповіді на одне з найважливіших запитань людства: чи самі ми у Всесвіті?

Більше про K2-18b, можливий океан і суперечки навколо ознак життя дивіться у відео на YouTube-каналі Universe Space Tech.