ФронтКосмос XV – Биосигнатури: Како научниците бараат живот на планети што никогаш нема да ги посетиме
Во историјата на човештвото, потрагата по живот надвор од Земјата често се замислува како сцена од научна фантастика – летала што слетуваат на далечни планети или астронаути што бараат траги од живот во туѓи океани. Но реалноста на модерната астрономија е многу поинаква. Денес, научниците не патуваат до тие светови. Наместо тоа, тие ги „читаат“ од далечина.
Планетите што кружат околу други ѕвезди – таканаречените егзопланети – се толку далечни што директно истражување е невозможно со денешната технологија. Наместо тоа, астрономите бараат нешто многу посуптилно: хемиски потписи во атмосферата, познати како биосигнатури. Тоа се молекули или комбинации на гасови што би можеле да укажуваат дека на некоја планета постојат биолошки процеси.
Оваа потрага денес е во центарот на една од највозбудливите научни мисии на нашето време – телескопот James Webb Space Telescope (JWST).¹
Што се биосигнатури
На Земјата, животот оставил силен хемиски потпис во атмосферата. На пример, присуството на кислород е директна последица на фотосинтезата што ја извршуваат растенијата и микроорганизмите. Без живот, количината на кислород во атмосферата би била многу помала.
Затоа астробиолозите се прашуваат: ако такви гасови се појават на друга планета, дали тоа може да биде знак дека таму постои живот?
Неколку молекули се сметаат за потенцијални биосигнатури. Меѓу нив се:
кислород, метан, озон, азотни оксиди и молекули како диметил сулфид (DMS) – соединение кое на Земјата го создаваат микроорганизми во океаните.
Но најважниот индикатор не е само присуството на еден гас, туку комбинацијата на повеќе гасови во хемиска нерамнотежа. На пример, на Земјата метанот и кислородот постојано реагираат и се уништуваат еден со друг. Ако не постојат живи организми што постојано ги обновуваат, тие брзо би исчезнале.
Токму таквите нерамнотежи ги бараат научниците во атмосферата на далечните светови.²
Како James Webb ги чита атмосферите на планетите
Телескопот James Webb не може директно да ги фотографира повеќето егзопланети. Наместо тоа, тој користи метод наречен транзитна спектроскопија.
Кога некоја планета минува пред својата ѕвезда – односно прави транзит – мал дел од светлината на ѕвездата поминува низ атмосферата на планетата. Молекулите во атмосферата апсорбираат специфични бранови должини од светлината.
Кога таа светлина ќе стигне до телескопот, научниците можат да ја анализираат и да добијат нешто што личи на хемиски баркод. Од него може да се утврди кои гасови се присутни во атмосферата.
Со овој метод, JWST може да открие вода, метан, јаглерод диоксид, амонијак и други молекули – дури и на планети што се наоѓаат стотици светлосни години од Земјата.³
Видео: Како телескопот James Webb ја анализира атмосферата на егзопланети
Случајот K2-18 b
Една од најинтересните планети што ги анализира телескопот James Webb е K2-18 b, која се наоѓа околу 120 светлосни години од Земјата во соѕвездието Лав.
Во 2023 година, научници од Универзитетот Кембриџ објавија дека во атмосферата на оваа планета се детектирани метан и јаглерод диоксид.⁴ Ова откритие беше важно бидејќи покажува дека атмосферата содржи јаглеродни соединенија – основа на органската хемија.
Покрај тоа, анализата сугерираше и можен сигнал за диметил сулфид (DMS) – молекула што на Земјата најчесто ја создаваат морски микроорганизми.
Тоа веднаш го привлече вниманието на научниците и медиумите. Некои дури го нарекоа ова „најсилниот можен знак за живот надвор од Земјата“.
Но научната заедница беше многу повнимателна.
Сигналот за DMS е слаб и засега не е сигурно потврден. Потребни се нови набљудувања за да се утврди дали станува збор за вистинска молекула или за статистичка грешка во податоците.
Сепак, K2-18 b останува фасцинантен кандидат бидејќи припаѓа на категорија планети наречени Hycean worlds – светови покриени со океани и со атмосфера богата со водород, кои теоретски би можеле да поддржат микробски живот.⁵
Видео за планетата K2-18 b
Проблемот со лажните биосигнатури
Најголемиот предизвик во потрагата по живот е што многу гасови што ги поврзуваме со биологија можат да се создадат и без неа.
Метанот, на пример, може да се произведе од микроби – но и од вулкански активности или геохемиски реакции во карпите. Озонот може да се создаде од фотохемиски реакции во атмосферата.
Затоа научниците зборуваат за лажни биосигнатури – ситуации во кои хемијата на атмосферата изгледа како да е создадена од живот, но всушност има небиолошко потекло.
За да се избегнат вакви грешки, истражувачите анализираат цел систем на гасови, температурата на планетата, нејзината орбита и енергијата што ја добива од ѕвездата.
Само ако сите тие фактори покажуваат кон ист заклучок, може да се зборува за вистинска биосигнатура.⁷
Следната генерација телескопи
Телескопот James Webb е само почеток на оваа научна револуција. Во следните децении се планираат уште помоќни инструменти.
Еден од нив е проектот Habitable Worlds Observatory, нова генерација вселенски телескоп што ќе може директно да ги фотографира атмосферата и површината на планети слични на Земјата.
Во исто време, на Земјата се градат огромни телескопи како Extremely Large Telescope (ELT) во Чиле, чиј огледален дијаметар ќе достигне речиси 40 метри.
Овие инструменти ќе овозможат многу попрецизни анализи на атмосферите на егзопланетите и ќе помогнат да се утврди дали некоја од нив навистина покажува знаци на биологија.⁸
Дали сме сами?
Потрагата по живот во универзумот не се води со микроскопи и лаборатории, туку со телескопи и спектри на светлина.
Научниците не бараат суштества што се движат по површината на далечни планети. Наместо тоа, тие бараат хемиски траги што животот ги остава зад себе.
Една нерамнотежа во атмосферата, еден необичен гас или една комбинација на молекули може да биде доволна за да го постави најголемото прашање во историјата на науката.
Ако некогаш се потврди вистинска биосигнатура, тоа нема да биде само уште едно астрономско откритие. Тоа ќе биде момент кога човештвото ќе сфати дека животот не е уникатен за Земјата.
И дека универзумот, можеби, е многу пожив отколку што сме мислеле.
Видео за потрагата по живот во универзумот
Фусноти и извори
¹ NASA – James Webb Space Telescope: Exoplanet Atmospheres
² ESA – How Webb Studies Exoplanets Through Transit Spectroscopy
³ University of Cambridge – Carbon-bearing molecules detected on exoplanet K2-18 b
⁴ Nature Astronomy – Methane and carbon dioxide in the atmosphere of K2-18 b
⁵ The Planetary Society – Possible Biosignatures on Hycean Worlds
⁶ NASA Exoplanet Archive – K2-18 b Overview
⁷ Astrobiology Journal – Biosignatures and False Positives in Exoplanet Atmospheres
⁸ SETI Institute – Searching for Life Beyond Earth
Ј. Ѓорѓиоски во соработка со ChatGPT
Прочитајте и ФронтКосмос XIV
