Минулого року вчені виявили в складі атмосфери екзопланети за 124 світлових роки від Землі диметилсульфід – сполуку, яку на нашій планеті вміють синтезувати тільки живі організми. Автори нової роботи за допомогою досить витончених методів піддали сумніву її наявність там.
Передбачуваний вид поверхні водного світу, до якого частина дослідників відносить K2-18b / © Shang-Min Tsa, UCR.
Червоний карлик K2-18 лежить порівняно близько до Сонця, при цьому його було відкрито тільки в 2015 році, тому що при масі, яка наполовину менша за сонячну, поступається нашій зірці за світністю більш ніж у 40 разів. Навколо карлика обертається планета K2-18 b – перша з усіх планет, що лежать в населеній зоні, чию атмосферу вдалося проаналізувати “на просвіт”. За допомогою такого методу астрономи з’ясовують, як саме атмосфера планети поглинає випромінювання своєї зірки, і на цій основі роблять висновки про її склад.
Планета K2-18 b за діаметром у 2,61 раза більша за Землю, а за масою перевершує її у 8,63 раза. Її оцінювана щільність – всього 2,67 тонни на кубометр, приблизно вдвічі нижча за земну і приблизно на 70 відсотків більша, ніж у Нептуна. Такі тіла часто називають субнептунами. Водночас ця планета розташована занадто близько до своєї зірки, щоб бути повним аналогом Нептуна. Зокрема, вона має бути теплішою за Землю.
Більш ранні спостереження дали астрономам ясне розуміння того, що на K2-18 b є досить серйозна, переважно воднева, атмосфера. У ній також вдалося знайти сліди метану і вуглекислого газу, разом вони дають до одного відсотка атмосфери.
Минулого року було заявлено відкриття в місцевій атмосфері диметилсульфіду. Він добре знайомий кожному, оскільки саме ця сполука сірки надає своєрідного бадьорого запаху морському повітрю. Джерело диметилсульфіду в нас – водорості та фітопланктон, які виділяють його як відходи життєдіяльності. Хоча цю сполуку можна отримати неорганічним шляхом, необхідні для цього методи практично нереалізовані поза лабораторією або сферою промисловості. Природно, це породило надію на існування на K2-18 b хоча б примітивного життя.
Нещодавно вчені з Каліфорнійського університету в Ріверсайді (США) опублікували в The Astrophysical Journal Letters роботу, в якій показали, що наявність диметилсульфіду на K2-18 b навряд чи реальна.
Для цього вони взяли дані космічного телескопа “Джеймс Вебб”, у яких раніше інші вчені знайшли сліди диметилсульфіду, і проаналізували їх повторно. За допомогою моделювання дослідники показали, що введення в дані достатньої кількості метану робить їх не відрізняються від тих спостережень, за якими виявили диметилсульфід.
Причина в тому, що смуги поглинання випромінювання у метану і диметилсульфіду частково перетинаються. Якщо від джерела приходить багато випромінювання, то можна відрізнити одну сполуку від іншої. Але K2-18 – дуже тьмяна зірка, від якої до нас доходить небагато електромагнітних хвиль.
Екзопланета K2-18 b в уявленні художника / © NASA, ESA, Hubble, M. Kornmesser
Інша можливість виявлення – якщо диметилсульфіду в атмосфері K2-18 b було б досить багато. Автори нової наукової роботи спробували розрахувати, який рівень концентрації цієї сполуки дав би досить потужний сигнал у даних “Джеймса Вебба”. На жаль, виявилося, що для цього концентрація диметилсульфіду там має бути у 20 разів вищою, ніж на Землі. Це практично нереальний рівень, оскільки таких концентрацій фітопланктону або водоростей у реальній біосфері забезпечити не вийде.
І все-таки нотка оптимізму в новому дослідженні є. Протягом 2024 року “Джеймс Вебб” задіє ще один свій інструмент для пошуку диметилсульфіду на K2-18 b, який раніше для цього не використовувався. Його область чутливості – хвилі з довжиною від дев’яти до 13 мікрометрів. Раніше той самий телескоп вивчав субнептун у діапазоні близько 3,4 мікрометра. З урахуванням нового діапазону можна буде точно сказати, є там подібна сполука в земних концентраціях чи ні.
Зазначимо, що із загальних міркувань можливість існування життя земного типу на K2-18 b глибоко неочевидна. Водень – потужний парниковий газ, а атмосфера цієї планети, схоже, має велику товщину. Отже, реальна температура на її поверхні набагато вища, ніж на Землі в будь-якій точці історії, і в теорії може перевищувати 100 градусів Цельсія. У поєднанні з великим тиском на дні місцевого атмосферного океану вода там може перебувати в суперкритичному стані.
Як мінімум фотосинтезуюче життя у відомих нам формах несумісне з такими умовами. А якщо немає фотосинтезу – виділяти диметилсульфід нікому.
Якщо ж, всупереч загальним міркуванням, цю сполуку на K2-18b виявлять, вченим доведеться істотно переглядати свої уявлення про саме життя, особливо про діапазон умов, у яких воно можливе.