Об обитаемости планет может рассказать их цвет

Обнаружением новых экзопланет сейчас уже никого не удивишь. Но как понять, какие из них обитаемы, а какие — нет? Астрофизики считают, что об этом может рассказать их… цвет! При этом не следует думать, что если экзопланета является голубоватой, как Земля, то на ней непременно есть жизнь — ведь в древности наша планета имела совсем другой цвет.

Фото:  

Телескоп НАСА "Кеплер" космического базирования открыл 1235 кандидатов в экзопланеты, часть из которых уже подтверждена, а львиная доля остальных наверняка подтвердится вскоре, при последующих наблюдениях. А точно установленных различными методами экзопланет уже около семисот. И это всего-навсего за 20 лет исследований! Впрочем, вообще планет во Вселенной огромное количество — только в галактике Млечный путь, по оценкам астрономов, их 100 миллиардов.

Конечно, самой давней мечтой остается находка обитаемой экзопланеты, населенной братьями по разуму, с "экзоприродой", порожденной, как и наша, удивительным сочетанием природных параметров, обеспечивших удивительное рождение жизни. Поэтому астрономы ждут, когда же среди огромного набора экзопланет обнаружатся обитаемые, поскольку попытки найти их в растущем каждодневно массиве планет предпринимаются уже сейчас.

Читайте также: Ищите планеты там, где пыльно

Средства и методы уверенного обнаружения экзопланет совершенствуются и дают представление о физических свойствах не только планет, но и их потенциальных спутников, подобных нашей Луне (так называемых "экзолун"). Можно ли найти научные методы для выявления именно обитаемых планет среди множества обнаруженных? Астрономы из Германии и США проводили моделирование окраски экзопланет и пришли к выводу, что даже по одному этому признаку уже можно предполагать наличие биосферы. Прежде всего, по тому признаку, что биосфера рождается в водной колыбели.

Замечательный астроном и исследователь Марса Карл Саган, который написал много популярных книг о космосе, озадачил космический аппарат "Вояджер-1" просьбой сфотографировать нашу Землю издали. И беспилотный "Вояджер-1" по его заявке в 1990 году сфотографировал планету с расстояния в шесть миллиардов километров. Так что благодаря этому ученому человечество впервые увидело из невероятных далей нашу планету — крошечную бледно-голубую точку, размером всего 0,12 пиксела. Как видите, первая ориентировка по поиску биосферы возникла из этого образа отдаленной Земли.

Сиддхарт Хедж из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия) и Лиза Калтенеггер из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) утверждают: такой цвет на 100 процентов обусловлен свойствами Земли, обеспечившими ее обитаемость. Главным компонентом, его обеспечивающим, является наличие воды на Земле, покрывающей 70 процентов ее поверхности. Не зря нашу планету определяют как планету-океан. И следует добавить сюда еще снег горных массивов, ледники, полярные шапки, болота, озера, реки и ручьи и, конечно же, растительность, покрывающую более половины суши и испаряющую воду, как и сама водная гладь.

Но тиражировать именно наше представление не следует, ведь и наша планета не всегда была такой, какой мы видим ее сейчас. Возможно, что у многих потенциально обитаемых планет за пределами нашей Солнечной системы сейчас вид несколько иной, ведь человечество запечатлело Землю не на ранних фазах развития биоты, да и сейчас она стремительно (в сравнении с переменами в масштабах космоса) изменяется.

 

Если представить себе наблюдателя, глядящего на Землю из системы соседней звезды, то наша планета не будет выглядеть только бледно-голубой точкой. Она будет периодически краснеть — по мере того, как от океанских просторов экзопланетныйтелескоп будет переходить на растительность, отражающую свет в красном диапазоне спектра на пространствах материков. Альбедо (обратное рассеяние в космос) электромагнитного излучения растений в среднем вырастет с 680 до 730 нанометров, с 5 до 50 процентов, что нельзя не заметить.

Специалисты указывают, что жизнь предоставит такие индикаторы при соблюдении ряда условий. Вокруг звезд отличного от Солнца спектрального класса возможен иной вариант, когда во избежание перегрева более коротковолновым излучением альбедо растений будет резко возрастать не в красной и инфракрасной частях спектра, а в ультрафиолетовой и фиолетовой.

С другой стороны, отмечают исследователи, анализ цвета способен помочь при выявлении менее развитых форм жизни — например, экстремофильной. Можно предполагать, что именно спектральный анализ будет важен, когда речь идет о лишайниках, биопленках и цианобактериальных покрытиях. Они эффективно обнаруживаются по специфическим цветам, и их преобладающие формы, несомненно, окрасят планету своими основными расцветками.

Тем не менее, пока все-таки преобладающим мнением в поисках потенциальных планет с биотой является предпочтение объектам голубой части спектра перед красноватой, подобной пустынному Марсу. Ведь именно голубой цвет говорит о присутствии большого количества жидкой воды, что многократно повышает вероятность обнаружения жизни на поверхности экзопланеты, озаренной животворящим светом чужой звезды.

Но если воды нет, то экстремофилы для защиты от ультрафиолета и атмосферных угроз могут исчезнуть с поверхности, прикрываясь ею, как щитом, и тогда они никакого влияния на цвет экзопланеты оказывать не будут. Ограничивающим фактором может служить массивная облачность. При ней наблюдение поверхности невозможно, и цвет планеты будет определяться отражающими свойствами атмосферы.

Итак, возвращаясь к сказанному ранее, следует резюмировать: и на нашей планете в иные геологические эпохи окрашивание земной поверхности могло быть совсем иным. Существует гипотеза "пурпурной Земли" для раннего периода развития биоты: планета вполне могла выглядеть не зеленой, как степь или влажные тропические леса, а красно-фиолетовой. Древние автотрофы при фотосинтезе могли пользоваться не хлорофиллом, а совсем другим веществом — например, бактериохлорофиллом, его и сегодня содержит группа фотосинтезирующих протеобактерий, обитающих в воде.

Их отличают красные пигменты — бактериохлорофиллы a и b, а также каротиноиды, окрашивающие их в пурпурный цвет. Они позволяют эффективно поглощать свет зеленой части спектра. В гипотезе "пурпурной Земли", кроме бактериохлорофилла, первые автотрофы могли использовать для фотосинтеза альдегид витамина А, и это также должно было придавать им специфический красноватый цвет.

Существует даже чрезвычайно оригинальная версия, говорящая о том, что зеленый цвет хлорофилловые организмы приобрели случайно, выиграв в конкурентной борьбе с пурпурными антагонистами. И только лишь после их вытеснения хлорофилл зеленого цвета закрепился как общая черта фотосинтезирующих организмов. В рамках этой гипотезы получается, что привычная нашему глазу зелень, покрывающая поверхность планеты, в условиях жизни под солнцеподобной звездой оказалась совершенно случайна.

Читайте также: Экзопланеты живут без правил

Что же может служить достоверным свидетельством высокоразвитой жизни? Завершим исследование на иронической ноте: безусловно, это непрерывный нарастающий поток радиоизлучения от небольшой голубой планеты и космический мусор вокруг нее. Но эти особенности на далеких объектах пока не наблюдаются.