В останні роки кількість підтверджених позасонячних планет зросла експоненціально. Станом на оскарження статті загалом було підтверджено 3 777 екзопланет у 2 817 зіркових системах, а додаткове 2737 кандидатів очікували підтвердження. Більше того, кількість наземних (тобто скельних) планет постійно збільшується, збільшуючи ймовірність того, що астрономи знайдуть докази життя поза нашою Сонячною системою.
На жаль, поки що не існує технології для дослідження цих планет безпосередньо. В результаті вчені змушені шукати те, що називають "біосигнатурами", хімічними речовинами або елементами, пов'язаними з існуванням минулого або теперішнього життя. Згідно з новим дослідженням міжнародної групи дослідників, одним із способів пошуку цих підписів було б вивчення матеріалу, викинутого з поверхні екзопланет під час удару.
Дослідження під назвою «Пошук біосигнатів в екзепланетарній викиді» було опубліковане в науковому журналі Астробіологія і нещодавно з’явився в Інтернеті. Його очолив Джанні Каталді, науковий співробітник Центру астробіології Стокгольмського університету. До нього приєдналися вчені з LESIA-Observatoire de Paris, Південно-Західного науково-дослідного інституту (SwRI), Королівського технологічного інституту (KTH) та Європейського космічного науково-технічного центру (ESA / ESTEC).
Як вони вказують у своєму дослідженні, більшість зусиль для характеристики біосфер екзопланет було зосереджено на атмосфері планети. Це складається з пошуку доказів газів, які пов’язані з життям тут на Землі - наприклад. вуглекислий газ, азот тощо - а також вода. Як Каталді розповів Space Magazine електронною поштою:
«Ми знаємо із Землі, що життя може мати сильний вплив на склад атмосфери. Наприклад, весь кисень в нашій атмосфері має біологічне походження. Також кисень і метан сильно виходять з хімічної рівноваги через наявність життя. Наразі поки що неможливо вивчити атмосферний склад екзопланет Землеподібних, проте очікується, що таке вимірювання стане можливим у найближчому майбутньому. Таким чином, атмосферні біосигнатури є найбільш перспективним способом пошуку позаземного життя ».
Однак Каталді та його колеги розглядали можливість охарактеризувати придатність планети, шукаючи ознаки ударів та досліджуючи викиди. Однією з переваг такого підходу є те, що з найбільшою легкістю викидає тіло нижнього тяжіння, наприклад, скелясті планети та місяці. Атмосфери цих типів тіл також дуже важко охарактеризувати, тому цей метод дозволив би охарактеризувати характеристики, які інакше не були б можливими.
І як зазначав Каталді, це також було б вітальним для атмосферного підходу різними способами:
«По-перше, чим менше екзопланета, тим складніше вивчити її атмосферу. Навпаки, менші екзопланети виробляють більшу кількість викидаючих викидів, оскільки їх поверхнева сила менша, що робить викиди з меншої екзопланети легше виявити. По-друге, коли ми думаємо про біосигнати під впливом викиду, ми думаємо передусім про певні мінерали. Це відбувається тому, що життя може впливати на мінералогію планети або опосередковано (наприклад, змінюючи склад атмосфери і тим самим дозволяючи утворювати нові корисні копалини), або безпосередньо (виробляючи мінерали, наприклад, скелети). Таким чином, ударна ежекта дозволить нам вивчити інший вид біосигнату, що доповнює атмосферні підписи ».
Ще однією перевагою цього методу є той факт, що він використовує переваги існуючих досліджень, які вивчали вплив зіткнень між астрономічними об’єктами. Наприклад, було проведено багато досліджень, які намагалися поставити обмеження на гігантський вплив, який, як вважається, склав систему Земля-Місяць 4,5 мільярди років тому (також гіпотеза гігантського впливу).
Хоча, як вважають, такі гігантські зіткнення були поширеними під час останньої стадії формування земної планети (тривалістю приблизно 100 мільйонів років), команда зосередилась на впливах астероїдних або кометальних тіл, які, як вважають, трапляються протягом усього життя екзопланетарного періоду система. Спираючись на ці дослідження, Каталді та його колеги змогли створити моделі для викидання екзопланет.
Як пояснив Каталді, вони використали результати літератури про кратери впливу, щоб оцінити кількість створеної викиду. Для оцінки сили сигналу навколозольних пилових дисків, створених ежекта, вони використовували результати дискового сміття (тобто екстрасолярних аналогів Основного астероїдного пояса Сонячної системи). Зрештою, результати виявилися досить цікавими:
"Ми виявили, що удар об тіло діаметром 20 км створює достатню кількість пилу, щоб його можна було виявити за допомогою нинішніх телескопів (для порівняння, розмір удару, який убив динозаврів 65 мільйонів років тому, хоч і повинен становити близько 10 км). Однак вивчення складу викинутого пилу (наприклад, пошук біосигнатур) не знаходиться в межах досяжності діючих телескопів. Іншими словами, за допомогою сучасних телескопів ми могли б підтвердити наявність викинутого пилу, але не вивчити його склад ».
Коротше кажучи, вивчення матеріалу, викинутого з екзопланет, недоступне, а можливість вивчити його склад колись дозволить астрономам дати змогу охарактеризувати геологію екзопланети - і, таким чином, поставити більш точні обмеження щодо її потенційної придатності. В даний час астрономи змушені робити освічені здогадки про склад планети виходячи з її очевидних розмірів і маси.
На жаль, більш детальне дослідження, яке могло б визначити наявність біосигнатів в ежектах, наразі неможливе, і це буде дуже складно навіть для телескопів наступного покоління, таких як Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWSB) або Дарвін. Тим часом, дослідження викиду з екзопланет представляє дуже цікаві можливості, коли мова йде про дослідження і характеристики екзопланет. Як зазначив Каталді:
«Вивчаючи викид від події, що вдарив, ми могли б дізнатися щось про геологію та заселеність екзопланети та потенційно виявити біосферу. Метод - єдиний мені спосіб отримати доступ до підповерхні екзопланети. У цьому сенсі вплив можна розглядати як буровий експеримент, наданий природою. Наше дослідження показує, що пил, що утворюється при ударі, в принципі виявляється, і майбутні телескопи можуть мати можливість обмежувати склад пилу, а отже, і склад планети ».
У найближчі десятиліття астрономи вивчатимуть позасонячні планети за допомогою інструментів підвищення чутливості та потужності в надії знайти ознаки життя. Враховуючи час, пошук біосигнатур у сміттях навколо екзопланет, створених астероїдними ударами, можна проводити в тандемі з шукачами атмосферних біосигнатур.
За допомогою цих двох методів у поєднанні вчені зможуть з більшою впевненістю сказати, що далекі планети не тільки здатні підтримувати життя, але й активно роблять це!
