Есть ли жизнь где-либо еще во вселенной — это вопрос над которым люди размышляли на протяжении тысячелетий; и в течение последних нескольких десятилетий были достигнуты большие успехи в нашем поиске признаков жизни за пределами нашей солнечной системы.

Миссии НАСА, такие как космический телескоп Кеплер, помогли нам зарегистрировать тысячи экзопланет — планет, которые вращаются вокруг других звезд. Текущие миссии НАСА, такие как Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), как ожидается, значительно увеличат текущее число известных экзопланет. Ожидается, что десятки планет будут каменистыми планетами размером с Землю, вращающимися на орбитах в обитаемых зонах их звезд, на расстояниях, где вода может существовать в жидком виде. Это многообещающие места для поиска жизни.

Это может быть достигнуто с помощью таких миссий, как космический телескоп Джеймса Уэбба, который скоро будет запущен. Он дополнит и расширит открытия космического телескопа Хаббл, проводя наблюдения на инфракрасных длинах волн. Ожидается, что он будет запущен в 2021 году и позволит ученым определить, есть ли на скалистых экзопланетах кислород в атмосфере. Кислород в атмосфере Земли образуется в результате фотосинтеза микробами и растениями. Поскольку экзопланеты напоминают Землю, кислород в их атмосфере также может быть признаком жизни.

Однако не все экзопланеты будут похожи на Землю. Некоторые будут, но другие будут отличаться от Земли настолько, что кислород не обязательно будет образовываться живыми организмами. Итак, изучив все текущие и будущие экзопланеты, как ученые сужают область до тех планет, для которых кислород наиболее показателен как признак жизни?

Чтобы ответить на этот вопрос, междисциплинарная группа исследователей, возглавляемая Университетом штата Аризона (ASU), предоставила структуру, называемую «индекс обнаруживаемости», которая может помочь расставить приоритеты экзопланет, которые требуют дополнительного изучения. Подробности этого индекса были недавно опубликованы в Астрофизическом Журнале Американского Астрономического Общества.

«Цель индекса — предоставить ученым инструмент для выбора самых лучших целей для наблюдения и максимизировать шансы на обнаружение жизни», — говорит ведущий автор Дональд Глейзер из Школы молекулярных наук АГУ.

Индекс обнаружения кислорода для такой планеты, как Земля, высок, что означает, что кислород в атмосфере Земли, безусловно, обусловлен жизнью и ничем иным. Видеть кислород значит видеть жизнь. Удивительная находка команды состоит в том, что индекс обнаруживаемости резко падает для экзопланет, не слишком отличающихся от Земли.

Хотя поверхность Земли в значительной степени покрыта водой, океаны Земли составляют лишь небольшой процент (0,025%) от полной массы Земли. Для сравнения, спутники во внешней солнечной системе обычно содержат 50% водяного льда.

«Легко представить, что в другой солнечной системе, подобной нашей, планета, похожая на Землю, может иметь 0,2% воды от массы планеты», — говорит соавтор Стивен Деш из Школы исследования Земли и космоса. «И этого было бы достаточно, чтобы изменить индекс обнаруживаемости. Кислород не был бы показателем жизни для такой планеты, даже если бы мы его наблюдали. Это потому, что планета, похожая на Землю, в которой вода составляет 0,2% массы планеты (в восемь раз больше, чем на Земле), не имела бы открытых континентов или земли».

Без земли дождь не переносил бы важные питательные вещества, такие как фосфор. Микробная жизнь не может производить кислород со скоростью, сравнимой с другими небиологическими источниками.

«Индекс обнаруживаемости говорит нам, что недостаточно наблюдать кислород в атмосфере экзопланеты . Мы также должны наблюдать океаны и сушу», — говорит Деш. «Это меняет наш подход к поиску жизни на экзопланетах. Это помогает нам интерпретировать наблюдения, сделанные нами на экзопланетах. Это помогает нам выбирать лучшие целевые экзопланеты для поиска жизни. И это помогает нам проектировать космические телескопы следующего поколения. так что мы получаем всю информацию, которая нам нужна, чтобы идентифицировать жизнь».

Ученые из разных областей были собраны вместе, чтобы создать этот индекс. Формированию команды способствовала программа НАСА «Nexus for Exoplanetary System Science» (NExSS), которая финансирует междисциплинарные исследования для разработки стратегий поиска жизни на экзопланетах. Их дисциплины включают теоретическую и наблюдательную астрофизику, геофизику, геохимию, астробиологию, океанографию и экологию.

«Для такого рода исследований нужна команда, мы не можем делать это как отдельные ученые», — говорит соавтор Хилари Хартнетт, которая проводит совместные встречи в Школе исследования Земли и космоса ASU и Школе молекулярных наук.

Эта команда надеется, что их структура индекса обнаруживаемости будет использоваться при поиске жизни.

«Обнаружение жизни на планете за пределами нашей солнечной системы изменило бы наше понимание нашего места во вселенной», — говорит Глейзер. «НАСА вкладывает большие средства в поиск жизни, и мы надеемся, что эта работа будет использована для максимального увеличения вероятности обнаружения жизни».