Световой сигнал жизни. Тончайшее мерцание может показать, существует ли внеземная жизнь на похожих на Землю экзопланетах в нашем космическом соседстве. Причина этого в том, что инопланетные организмы могут защищать себя флуоресценцией от резких ультрафиолетовых вспышек своих звезд - и эта флуоресценция, как уверены астрономы, будет видна будущим телескопам. И они пришли к идее такого исследования, потому, что многие земные организмы тоже демонстрируют такую биофлуоресценцию.
Это делают большинство растений, некоторые акулы и другие морские рыбы, а также морские кораллы: они флуоресцируют. Их тонкое свечение создается потому, что эти организмы несут в себе химические соединения, которые поглощают излучение высокой энергии падающего солнечного света и сами при этом активируются. А когда возбужденные атомы возвращаются в свое исходное состояние, они выделяют избыточную энергию в виде длинноволнового видимого или инфракрасного света.
Для многих растений и кораллов эта биофлуоресценция служит защитой от ультрафиолета. Повторно излучая часть жесткого излучения в форме уже безвредного света, они предотвращают серьезное повреждение клеток. Эта флуоресценция слишком слаба, чтобы увидеть ее невооруженным глазом, но датчики со спутников могут обнаружить ее с орбиты Земли.
Жизнь на Проксиме Центавра b и подобных планетах?
Именно в этом состоит идея Лизы Кальтенеггер и Джека О'Мэлли-Джеймса из Корнелльского университета. Они высказали предположение, что и внеземные формы жизни могли бы породить такую адаптацию к ультрафиолетовой среде. Особенно вероятным это могло бы быть для экзопланет в обитаемой зоне красных карликов типа М - маленьких звезд с частыми вспышками излучения на их поверхности. «На этих планетах часто бывают вспышки сильного ультрафиолетового излучения», - объясняют астрономы.
Но именно этот тип звезд особенно распространен в нашем космическом окружении. Большинство соседних с нами каменистых планет, расположенных в обитаемых зонах, вращаются как раз вокруг таких активных карликовых звезд. К таким потенциально пригодным для жизни мирам относят ближайшую к нам экзопланету Проксиму Центавра b, а также LHS 1140b, Ross 128b, а также семь земных близнецов вокруг звезды TRAPPIST-1. В принципе, на этих близнецах Земли вполне могла бы существовать жизнь - при условии, что тамошние организмы способны выдерживать уровень ультрафиолетового душа на этих планетах. «И в этом случае биофлуоресценция сможет помочь нам обнаружить такую жизнь», - объясняет Кальтенеггер.
Будет ли видна внеземная биофлуоресценция?
Однако главный вопрос заключается все же в том, сможем ли мы вообще увидеть слабое свечение флуоресценции с Земли. Астрономы изучали этот вопрос в ходе моделирования для Проксимы Центавра b, LHS 1140b и семи планет TRAPPIST-1. В своем сценарии они исходили из того, что планета имеет обширный неглубокий океан, в котором обитают биофлуоресцентные формы жизни. Также за исходное условие было принято, что они излучают свет в том же спектральном диапазоне и с той же скоростью преобразования, что и некоторые земные кораллы и деревья.
В этой модели астрономы затем проверили, будет ли изменяться яркость планеты из-за флуоресценции ее живого мира, а также как это будет происходить в спокойных фазах звезды и во время ультрафиолетовых вспышек. Они также исследовали влияние плотного облачного покрова и риск спутать улавливаемый свет с флуоресценцией минералов.
Четкий прирост яркости
Результат оказался таковым: если на соседних планетах существует внеземная жизнь и если она биофлуоресцирует, то мы сможем это обнаружить. Дело в том, что при безоблачном небе, как подсчитали исследователи, яркость планеты может возрасти во время ультрафиолетового ливня на соответствующей длине волны на 200–1300 процентов. При облачном покрове в 50% увеличение яркости будет по-прежнему составлять от 150 до 250%.
«Биофлуоресценция может временно увеличивать поток видимого света в спектре планеты на два порядка», - говорят Кальтенеггер и О'Мэлли-Джеймс. Спектральный сигнал будет достаточно специфичным, чтобы его нельзя было спутать с неорганической флуоресценцией. Для современных телескопов это свечение все равно будет слишком слабым, но уже строящийся «Экстремально большой телескоп» (Extremely Large Telescope=ELT) в Чили может оказаться достаточно мощным, объясняют астрономы.
Доказательство возможно уже через десять лет
Поэтому, если на одном из близлежащих земных близнецов существует жизнь, мы сможем узнать об этом уже в ближайшие десять лет. «Биофлуоресценция сможет выявить скрытые биосферы таких миров по их переходному свету», - говорит Калтенеггер. Нам просто нужно направить телескопы на эти планеты и дождаться вспышки ультрафиолетового излучения, чтобы по флуоресценции определить внеземные формы жизни.
Таким образом можно обнаружить внеземную жизнь с помощью флуоресценции.
В любом случае астрономы считают, что стоит искать жизнь на близлежащих экзопланетах, таких как Проксима Центавра b, LHS 1140b или на семи земных близнецах вокруг TRAPPIST-1 - несмотря на активность их центральных звезд, или даже благодаря ей. «Эти проявления люменисценции - один из наших наилучших шансов найти жизнь на экзопланетах», - говорит О'Мэлли-Джеймс.
