В атмосфере коричневого карлика, занимающего промежуточное положение между планетой и звездой, найден фосфин.
Фосфин — зловонный ядовитый газ, на Земле образующийся в болотах в результате микробного разложения. Поэтому для каменистых планет, подобных нашей, он считается биосигнатурой анаэробной жизни.
Однако он обнаружен также в атмосферах планет-гигантов Юпитера и Сатурна, где образовался естественным абиотическим путем, и вот теперь, как сообщили исследователи в журнале Science, на коричневом карлике Wolf 1130C.
Загадка фосфина
Открытие стало результатом наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) — первого, обладающего достаточной чувствительностью для детального изучения подобных небесных тел. Загадка, однако, не в том, почему фосфин был найден, а в том, почему его нет в атмосферах других коричневых карликов и газовых гигантов за пределами Солнечной системы.
«Наша астрономическая программа "Тайны древних" сосредоточена на старых, бедных металлами коричневых карликах, чтобы разобраться в атмосферной химии, и проблема фосфина была одной из первоочередных», — объясняет профессор Адам Бургассер из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Исходя из наблюдений за Юпитером и Сатурном, ожидалось, что фосфин в изобилии есть на экзопланетах-гигантах и коричневых карликах — и нигде его найти не удалось. До запуска JWST причиной считали технические ограничения.
«До "Джеймса Уэбба" ожидалось, что фосфин будет в изобилии присутствовать в атмосферах экзопланет и коричневых карликов, следуя теоретическим предсказаниям, основанным на турбулентном перемешивании, которое, как мы знаем, существует в этих объектах. Каждое наше наблюдение, полученное с помощью JWST, ставило под сомнение теоретические предсказания — до тех пор, пока мы не изучили Wolf 1130C», — говорит соавтор Сэм Бейлер из Тринити-колледжа в Дублине.
Точная оценка
В инфракрасных спектральных данных JWST для Wolf 1130C фосфин легко обнаружился, и даже удалось количественно его оценить.
«Чтобы определить содержание молекул в Wolf 1130C, я использовала такой метод моделирования, как атмосферная реконструкция. Он использует данные JWST, чтобы выяснить, сколько каждого газа должно быть в атмосфере. Немного похоже на обратный инжиниринг рецепта вкусного печенья, которым не хочет делиться шеф-повар», — сравнивает астроном Эйлин Гонсалес из Университета штата Калифорния в Сан-Франциско.
По ее расчетам, содержание фосфина в атмосфере Wolf 1130C составляет около 100 частей на миллиард.
Исследователи довольны результатами, но вопрос с фосфином на других коричневых карликах так и остался нерешенным. Одним из объяснений может быть низкая металличность Wolf 1130C.
«Возможно, что в нормальных условиях фосфор связан в другой молекуле, например, в оксиде фосфора(III), — рассуждает Бейлер. — В бедной металлами атмосфере Wolf 1130C недостаточно кислорода, чтобы связать фосфор — он и становится фосфином».
Другая версия более экзотична: фосфор произведен соседней звездой — белым карликом Wolf 1130B.
«Белый карлик — это "труп" звезды, которая прекратила синтез водорода. Они настолько плотны, что, когда на их поверхность аккрецирует вещество, могут запускаться неуправляемые термоядерные реакции, которые мы регистрируем как взрыв новой», — объясняет Бургассер.
Исследования продолжаются
Никаких вспышек в системе Wolf 1130ABC астрономы не видели — но она и известна немногим больше 100 лет. Между тем, некоторые исследования предполагают, что большая часть фосфора в Млечном Пути образовалась именно так.
Исследователи намерены продолжать изыскания — они по-прежнему возлагают большие надежды на фосфин и его поиски при помощи JWST.
«Чтобы использовать фосфин в поисках жизни на экзопланетах земного типа, необходимо прежде досконально изучить его химию в атмосферах коричневых карликов, где жизнь исключена», — заключил Бургассер.
На Венере обнаружен газ, возможно, биологического происхождения
Парадокс загадочного коричневого карлика наконец-то решен
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram
