Флуоресценция - признак внеземной жизни

Незначительное свечение может указывать на существование жизни на Проксима b и других близлежащих к Земле экзопланетах. Возможное уже через десять лет мы обнаружим внеземную жизнь с помощью флуоресценции.

Ровно три года назад сотрудники Европейской южной обсерватории объявили об открытии экзопланеты Проксима Центавра b, которая вращается вокруг красного карлика Проксима Центавра. 12 августа 2016 года немецкий журнал "Шпигель" вышел с сенсационным заголовком, что по соседству с нами "обнаружена вторая Земля". Никогда прежде ученые не сталкивались с планетами, похожими на Землю, которые находились бы так близко к нам.

И вот в одном из самых авторитетных (ежемесячных) научных журналов по астрономии и астрофизике Monthly Notices of the Royal Astronomical Society появилось новое сенсационное сообщение, касающееся существования жизни на все той же Проксима b.

Незначительное свечение может служить доказательством существования внеземной жизни на подобных Земле экзопланетах, потому что инопланетные организмы в состоянии защитить себя посредством флуоресценции от резких ультрафиолетовых хромосферных вспышек своих звезд. Как теперь выяснили астрономы, такая флуоресценция будет заметна в будущем в телескопы. На эту идею их натолкнул тот факт, что многие наземные организмы демонстрируют биофлуоресценцию.

Явление флуоресценции наблюдается у большинства растений, у некоторых видов акул и других морских обитателей, а также свойственно кораллам. Данный феномен состоит в кратковременном поглощении кванта света флюорофором — т. е. веществом, способным флуоресцировать. Находящиеся в таких организмах химические соединения поглощают и стимулируют излучение высокой энергии от солнечного света. Когда возбужденные атомы возвращаются в свое основное состояние, они выделяют избыточную энергию в виде длинноволнового видимого или инфракрасного света.

Для многих растений и кораллов эта биофлуоресценция служит защитой от ультрафиолета. Повторно излучая часть жесткого излучения в форме безвредного света, они тем самым предотвращают серьезное повреждение клеток. Такая флуоресценция слишком слаба, чтобы увидеть ее невооруженным глазом, но расположенные на спутниках датчики в состоянии зафиксировать ее с орбиты Земли.

Лиза Калтенеггер  и Джек О'Мэлли-Джеймс  из Корнелльского университета подозревают, что даже внеземные формы жизни могли развить такую адаптацию к ультрафиолетовой среде. Это наиболее вероятно для экзопланет в обитаемой зоне красных карликов типа М — маленьких звезд с частыми вспышками излучения на их поверхности. На этих планетах, как полагают астрономы, часто бывают вспышки сильного ультрафиолетового излучения.

Но этот тип звезд особенно распространен в нашем космическом пространстве. Большинство соседних планет земной группы в обитаемой зоне вращаются вокруг таких активных карликовых звезд. Эти потенциально подходящие для жизни миры включают в себя следующие экзопланеты Проксиму Центавра b, а также LHS 1140b, Росс 128b и семь земных копий вокруг одиночной звезды в созвездии Водолея TRAPPIST-1. Астрофизики очень надеются, что биофлуоресценция поможет отыскать их.

Основной вопрос заключается в том, можем ли мы вообще видеть слабое свечение флуоресценции с Земли. Астрономы исследовали такую возможность методом имитационного моделирования для Проксимы Центавра b, LHS 1140b и семи планет TRAPPIST-1. В соответствии с предполагаемым сценарием, планета имеет обширный неглубокий океан, в котором живут биофлуоресцентные формы жизни. Они будут излучать свет в том же спектральном диапазоне и с той же скоростью преобразования, что и некоторые наземные кораллы и деревья.

На этой модели астрофизики затем проверили, будет ли изменяться яркость планеты из-за флуоресценции ее флоры как в спокойных фазах звезды, так и во время вспышек ультрафиолета. Они также исследовали влияние различной плотности облачного покрова и угрозу смешения минералов с флуоресценцией.

Результат исследования однозначно свидетельствует, если на соседних планетах существует внеземная жизнь и, если это биофлуоресценция, то мы можем это обнаружить. Потому что при безоблачном небе яркость планеты может возрасти во время ультрафиолетового ливня, как подсчитали исследователи, при соответствующей длине волны на 200-1300 процентов. При наличии 50-процентного облачного покрова, увеличение яркости будет по-прежнему составлять от 150 до 250%.

"Биофлуоресценция может временно увеличить поток видимого света в спектре планеты на два порядка", — констатируют Калтенеггер и О'Мэлли-Джеймс. Спектральный сигнал будет достаточно специфичным, чтобы его нельзя было спутать с неорганической флуоресценцией. Для современных телескопов такой сигнал все равно будет слишком слабым, но для строящегося в Чили экстремально большого телескопа он будет достаточно мощным, уверяют астрономы.

В ближайшие десять лет можно будет проверить существование внеземной жизни на одном из двойников Земли. "Биофлуоресценция может выявить скрытые биосферы таких миров по их преходящему свечению", — говорит Калтенеггер. Нам просто нужно направить телескопы на эти планеты и дождаться вспышки ультрафиолетового излучения, которое флуоресцирует внеземные формы жизни.

В любом случае, астрономы считают, что стоит искать жизнь на близлежащих экзопланетах, таких как Проксима Центавра b, LHS 1140b или семь земных подобий вокруг TRAPPIST-1. "Эти люминесцентные явления — один из наших лучших шансов найти жизнь на экзопланетах", — говорит О'Мэлли-Джеймс.