Чи є життя поза межами Сонячної системи? Зроблено гучне наукове відкриття

Чи існує життя поза межами нашої Сонячної системи? Минулого тижня команда вчених Кембриджського університету астрономії за допомогою телескопа «Джеймс Вебб» виявила в атмосфері далекої планети K2-18b, яка обертається навколо червоного карлика на відстані 124 світлових років від Сонячної системи, виразні сліди диметилсульфіду. Цей газ на Землі виробляють лише морські мікроорганізми. Новина спричинила значний резонанс. Адже досі в космосі не вдавалося знайти достатньо переконливих ознак існування життя.

K2-18b належить до класу планет, яких немає в нашій Сонячній системі. Це суперземля (або субнептун) із радіусом у 2,6 раза більшим за земний і низькою середньою густиною. Вона обертається навколо своєї зірки — червоного карлика K2-18 за 33 дні й розташована у зоні, придатній для життя. Середня температура на планеті трохи нижча за нуль градусів. У складі її атмосфери астрономи виявили водень, а також метан і вуглекислий газ. Утім, важко сказати, якою є поверхня K2-18b — кам’янистою з товстою оболонкою чи має склад, подібний до Нептуна. Не виключено також, що на планеті може існувати океан.

Опосередковано виявлення диметилсульфіду в атмосфері планети в кількості, яка у 20 разів перевищує земну, справді може вказувати на неспростовні ознаки біологічної активності. Проте не всі науковці погоджуються з таким оптимістичним висновком. Скептики зазначають відсутність слідів супутніх молекул, наприклад етану. Дехто зауважує, що науці ще мало відомо про хімію таких світів, як субнептуни, до яких належить планета K2-18b. Тому робити однозначні висновки про біологічне походження диметилсульфіду передчасно. Можливо, на небесному тілі відбуваються невідомі фізико-хімічні процеси, які й зумовлюють появу цієї речовини.

Людство давно підозрювало, що навколо інших зірок за аналогією із Сонцем можуть обертатися планети. Але до кінця 1980-х років у науковців не було технічної можливості перевірити свої цілком обґрунтовані припущення. Вчені могли лише гадати, який вигляд можуть мати планети біля далеких зірок. Проте з кінця ХХ століття, з появою сучасних спектрометрів, світ екзопланет нарешті став доступним для вивчення. Згодом до пошуку планет поза межами Сонячної системи долучилися потужні космічні телескопи нового покоління й наземні обсерваторії.

Станом на сьогодні вже відкрито й підтверджено близько 7500 екзопланет, які обертаються навколо своїх зірок. І їх кількість лише зростатиме. За орієнтовними оцінками, в нашій галактиці Чумацький Шлях може бути щонайменше 100 мільярдів планет. Це грандіозна цифра, яка, здається, відкриває широкі перспективи для пошуку інопланетних форм життя. Науковці підрахували, що в середньому на одну зірку припадає принаймні одна планета. Приблизно одна з п’яти сонцеподібних зірок має планету розміром із Землю в зоні проживання. Але не все так просто, як здається на перший погляд.

Серед десятків мільярдів екзопланет, які кружляють навколо своїх світил, безперечно, знайдуться подібні до Землі небесні тіла. Деякі з них навіть будуть розташовані в придатній для життя зоні навколо своєї зорі, де можливе існування води в рідкій формі. Але наразі можна констатувати: більшість виявлених астрономами екзопланет не схожі на Землю. З одного боку, це логічно. Відшукати в космічному просторі невеликі планети земної групи значно важче, ніж небесні тіла з великим радіусом. З іншого боку, відкриті світи часто не схожі й на інші планети Сонячної системи.

Виявилося, що навколо чужих зірок обертаються гарячі юпітери, які за розмірами схожі на наш Юпітер, але розташовані поблизу свого материнського світила й мають температуру 1000–2000 градусів Цельсія. А ще в галактиці дуже поширений клас планет, якому дали назву «суперземлі». Ці небесні тіла мають радіус, більший за земний, але менший за Уран і Нептун. Їхня маса у декілька разів перевищує масу Землі. До них можуть належати як світи з кам’янистою поверхнею, так і покриті льодом та водою з атмосферою, що складається з водню та гелію. В нашій Сонячній системі таких небесних тіл просто не існує.

Аналіз уже відкритих екзопланет свідчить про певну унікальність Сонячної системи. З не зовсім зрозумілих причин модель, у якій усі внутрішні планети є невеликими за розмірами й належать до скелястих світів, а зовнішні — виключно до газових або льодяних гігантів, рідко трапляється в космосі. Натомість поширенішими є інші системи. У деяких із них усі планети належать до скелястих. Або ж ближче до зорі обертаються планети-гіганти, а далі від неї — малі планети. Часто ж у розташуванні планет різних типів узагалі немає жодних закономірностей. Кругове правильне обертання планет навколо своєї зорі, характерне для нашого світу, теж важко назвати звичним. Тим часом такий тип орбіти може бути важливим для появи життя. Здається, Сонячна система має певні унікальні риси, які справді можуть бути не надто поширеними у Всесвіті.

Є й інша проблема: не всі класи зірок однаковою мірою підходять для зародження й підтримання життя на планетах. Найсприятливішими для біологічної еволюції є зорі з температурою фотосфери від 4000 до трохи більш як 7000 кельвінів (у Сонця вона становить близько 5770 К°). Це зорі спектральних класів K, G та F (за винятком найбільших представниць цього різновиду). Такі небесні світила живуть відносно довго, мають достатню світність і можуть зберігати стабільність упродовж мільярдів років, що є важливим для біологічної еволюції. Проте сумарна частка зірок цих трьох спектральних класів у населенні галактики становить не більш як 20%. Що вища температура зорі, то коротший її вік. Помаранчеві карлики класу K живуть від 15 до 50 мільярдів років і становлять близько 12% населення галактики. Зорі класу G (до яких належить наше Сонце) можуть існувати в середньому 10–15 мільярдів років. Вони безпечніші в плані радіаційного випромінювання, але їх кількість у галактиці не надто значна — близько 7,5%. Зорі класу F більші та гарячіші. Проте перебувають на головній послідовності лише кілька мільярдів років.

Планета K2-18b обертається навколо червоного карлика K2-18 із температурою близько 3450 К°. До червоних карликів (спектральний клас М) належить більшість зірок нашої галактики (від 70 до 80%). У них є одна важлива перевага — довга тривалість життя. Вважається, що через повільне протікання термоядерних процесів ці зорі можуть існувати сотні мільярдів і навіть трильйони років, тоді як вік нашого Всесвіту оцінюють у 13,8 мільярда років. Однак у червоних карликів є серйозні мінуси, здатні дуже ускладнити біологічну еволюцію. Зона придатності для життя у зірок класу M має неширокий діапазон і проходить дуже близько від небесного світила. Через це планети, які там розташовані, з більшою ймовірністю можуть зазнавати агресивної дії радіоактивного випромінювання. Крім того, небесні тіла, що кружляють занадто близько від своєї материнської зорі, переважно повернені до неї одним боком через синхронне обертання. Відсутність зміни дня та ночі на планеті зменшує ймовірність появи там життя, хоча не виключає її повністю.

Варто також зауважити: половина всіх зірок нашої галактики належить до подвійних. А близько 10% — до потрійних систем. Такі небесні тіла обертаються навколо спільного гравітаційного центру. Наприклад, найближча до Сонця зоряна система Альфа Центавра є потрійною. Подвійні й потрійні зорі мають власні планети. Але специфіка гравітаційних взаємодій може робити їхні орбіти вкрай нетиповими та видовженими, що негативно впливатиме на біологічну еволюцію.

Якщо все піде за планом, 2027 року НАСА запустить космічний телескоп «Ненсі Грейс Роман». Завданням космічної обсерваторії стане подальший пошук великих екзопланет розміром із Юпітер методом гравітаційного мікролінзування. Телескоп спробує відповісти на питання: наскільки часто трапляються інші планетні системи, схожі на Сонячну, та які типи планет є в зовнішніх холодних регіонах.

Пошук і вивчення екзопланет триває. Хоча відкрито вже тисячі позаземних світів, які обертаються навколо далеких зірок, це мізерна частка від усіх планет нашої галактики. Тому висновки про поширеність придатних для життя небесних тіл у космосі ще можуть кардинально змінитися. Ми ще багато чого не знаємо про природу екзопланет і закономірності їх утворення. Але здається, що знайти гідних кандидатів для підтримання складних високоорганізованих життєвих форм у космосі є непростою справою.