Коли члени екіпажу "Ентерпрайз" виходять на орбіту навколо нової планети, одне з перших речей - сканування життєвих форм. Тут, у реальному світі, дослідники давно намагаються з'ясувати, як однозначно виявити ознаки життя на далеких екзопланетах.
Тепер вони на крок ближче до цієї мети, завдяки новій техніці дистанційного зондування, яка спирається на химерність біохімії, що спричиняє спіраль світла в певному напрямку та видає досить безпомилковий сигнал. Метод, описаний в недавній роботі, опублікованій у журналі Astrobiology, може бути використаний на борту космічних обсерваторій та допомогти вченим дізнатися, чи міститься у Всесвіті живих істот, як ми.
В останні роки виявлення віддаленого життя стало темою величезного інтересу, оскільки астрономи почали захоплювати світло з планет, що обертаються навколо інших зірок, які можна проаналізувати, щоб визначити, які хімічні речовини містять ці світи. Дослідники хотіли б визначити якийсь показник, який би остаточно міг сказати їм, чи дивляться вони на живу біосферу чи ні.
Наприклад, наявність надлишкового кисню в атмосфері екзопланети може бути хорошим натяком на те, що на його поверхні щось дихає. Але існує маса способів, по яких неживі процеси можуть генерувати молекули кисню і наштовхувати віддалених спостерігачів на думку про те, що світ кишить життям.
Тому деякі дослідники запропонували шукати ланцюги органічних молекул. Ці живі хімічні речовини випускаються у двох композиціях - праворуч і ліворукий варіант, схожий на дзеркальні зображення один одного. У дикій природі природа виробляє рівну кількість цих праворуких і ліворуких молекул.
"Біологія порушує цю симетрію", - сказав Франс Снік, астроном з Лейденського університету в Нідерландах і співавтор нового документу. "Це різниця між хімією та біологією".
На Землі живі істоти відбирають одну молекулярну «руку» і тримаються за неї. Амінокислоти, що входять до складу білків у вашому тілі, - це ліві версії їх відповідних молекул.
Коли світло взаємодіє з довгими ланцюжками цих пристроїв різної руки, воно стає кругополяризованим, тобто його електромагнітні хвилі будуть рухатись як за годинниковою, так і проти годинникової стрілки. Неорганічні молекули зазвичай не передають цю властивість променям світла.
У попередній роботі, опублікованій у «Журналі кількісної спектроскопії та радіаційного перенесення», Сник та його колеги дивилися щойно зібрані листя англійського плюща у своїй лабораторії та спостерігали, як хлорофіл (зелений пігмент) створює кругополяризоване світло. Коли листя затухало, сигнал кругової поляризації слабшав і слабшав, поки він повністю не зник.
Наступним кроком було тестування техніки на місцях, і тому дослідники взяли прилад, який виявляв таку полярність на даху їх будівлі у Вільному університеті Амстердама та спрямував його на сусіднє спортивне поле. Вони були здивовані, щоб не бачити кругополяризованого світла, сказав Сник, поки вони не зрозуміли, що це один з небагатьох спортивних майданчиків у Нідерландах, що використовують штучну траву. Коли дослідники націлили свій детектор на ліс в декількох милях, кругополяризований сигнал пройшов через голосний і чіткий.
Питання на мільйон доларів полягає в тому, чи могли б організми в іншому світі виявляти подібний фаворитизм для одноруких молекул, сказав Снік. Він вважає, що це досить гарна ставка, оскільки хімічні речовини на основі вуглецю найкраще поєднуються разом, коли всі вони мають однакові якості.
Зараз його команда розробляє інструмент, який можна було б перенести на Міжнародну космічну станцію і скласти сигнал кругової поляризації Землі, щоб краще зрозуміти, як може виглядати аналогічний підпис у світлі далекої планети.
Це буде надзвичайним, але вартим завданням, розповів Live Science Едуард Швітерман, астроном та астробіолог з Каліфорнійського університету, Ріверсайд, який не брав участі в роботі. Захоплення світла екзопланети означає блокування світла від його материнської зірки, яка зазвичай приблизно в 10 мільярдів разів яскравіша, додав він. Якщо світ живий, то лише крихітна частка його світла міститиме сигнал кругової поляризації.
"Сигнал невеликий, але рівень неоднозначності також невеликий", - сказав Швітерман, зробивши метод корисним, незважаючи на його труднощі.
Майбутні величезні космічні телескопи, такі як Велика УФ-оптична інфрачервона обсерваторія (LUVOIR), можуть зірвати цю слабку підпис. LUVOIR - це все ще лише концепція, але він має діаметр дзеркала в шість разів ширший, ніж у космічному телескопі Хаббла, і, ймовірно, міг би літати в середині 2030-х років, підрахували чиновники.
Сник вважає, що техніку кругової поляризації також можна було б наблизити до дому, на приладі, який прилітав до потенційно заселених лун зовнішньої сонячної системи, таких як Європа або Енцелад. Націливши такого детектора на ці замерзлі світи, вчені можуть побачити сигнал живих істот.
"Можливо, наше перше виявлення позаземного життя буде на нашому задньому дворі", - сказав Сник.
Примітка редактора: Ця історія була виправлена, щоб зазначити, що дослідницька група Snik проводила свої польові експерименти у Вільному університеті Амстердама, а не в університеті Лейдена. Він також був оновлений, щоб включити посилання на остаточну опубліковану версію досліджень Snik у Журналі кількісної спектроскопії та радіаційного переносу.
