Что дальше?

Что, если JWST не найдет признаков жизни в атмосфере ни на одной малой каменной экзопланете? Астрономы упорно трудятся над телескопами нового поколения, пригодными для прямого наблюдения экзопланет. В отличие от традиционного транзитного метода, при котором измеряется светимость звезды, когда перед ней проходит планета, прямое наблюдение призвано уловить намного более слабый свет от самой планеты. Уже имеются лабораторные демонстрации работы очень сложных приемов светоизоляции, необходимых, чтобы пользоваться этим методом изучения экзопланет. Недавно я возглавила команду, разрабатывающую одну из многих идей, связанных с прямым наблюдением, — проект «Звездный зонт» (Starshade). Это гигантский экран особой формы диаметром несколько десятков метров, который может лететь в десятках тысяч километров от космического телескопа, блокируя свет звезды с невероятной эффективностью — до одной десятимиллиардной, благодаря чему в телескоп будет попадать только свет планеты (разумеется, планеты светят не собственным, а отраженным светом). Это оборудование позволит нам искать следы жизни в атмосфере экзопланет другим способом, нежели транзитный метод, под который спроектирован телескоп им. Джеймса Уэбба. По идее, в исследовании «Звездного зонта» также можно использовать уравнение Сигер.

Я совершенно уверена, что астрономы моего поколения имеют все необходимое — оборудование, знания и методы, чтобы обнаружить газы-биомаркеры, если эти газы в принципе присутствуют в атмосфере. Однако если жизнь — по крайней мере, жизнь, производящая спектроскопически активные газы, — является редкостью, то нам может и не повезти. В случае, если TESS/JWST или «Звездный зонт» (либо аналогичный проект на основе другого метода прямого наблюдения) не выявят хотя бы предположительного присутствия биогенных газов, нам придется передать эстафету следующему поколению искателей. В настоящее время мы знаем, как построить космический телескоп с апертурой около 12 м и даже больше — возможно, до 15-20 м. Помимо техники будущему поколению ученых нужно будет разработать и применить оригинальную технологию использования космического телескопа на основе совершенно новых приемов. Возможно, понадобится строить телескопы прямо в космосе с применением методов, которые мы сейчас едва можем себе представить.

Дополнительная сложность заключается в том, что наличие биогенных газов на планете не является абсолютно достоверным свидетельством ее обитаемости. Анализ может быть ложноположительным (если потенциальные индикаторы жизни имели иное происхождение). Астрономы и планетологи разрабатывают многочисленные схемы абиогенного образования газов, например, вследствие вулканической активности или всевозможных химических реакций в атмосфере, скальных породах или океанах планет. Астрономы увлеченно моделируют атмосферные условия, в которых тот или иной газ способен или не способен дать ложноположительный результат, однако наблюдения атмосферы экзопланет в широком диапазоне длин волны и при достаточно высоком спектральном разрешении в ближайшем будущем могут оказаться невозможными. В одних случаях мы могли бы быть более, в других — менее уверенными в наших выводах, и в официальном сообщении прозвучало бы, что мы обнаружили предположительные признаки жизни, но не стопроцентно достоверные (плюс оценка вероятности).

Нам предстоит долгий путь, но астрономы и астробиологи убеждены, что поиск и обнаружение газов-биомаркеров — дело ближайшего будущего. Грядущие десятилетия обещают стать очень плодотворными в плане поиска и описания внеземных «Земель», и, возможно, надежда на самое главное открытие — обнаружение биогенных газов в их атмосфере — оправдается.