Астробиология: ключ к пониманию далекого прошлого и будущего Земли

Астробиология представляет собой междисциплинарную область, однако, к сожалению, взаимодействие между астрономами, биологами, химиками, физиками звезд и солнечными геологами недостаточно активно. Это подчеркивает важность недавней конференции Origins 2026, прошедшей в Париже.

На этом мероприятии выступила известный астробиолог Лиза Кальтенеггер, которая провела неделю в непрекращающейся жаре в Сорбонне, слушая доклады и задавая вопросы после каждой презентации.

Кальтенеггер представила подробный обзор состояния астробиологии и перспектив изучения 45 каменистых экзопланет, которые астрономы уже идентифицировали в обитаемых зонах своих звездных систем.

Сейчас считается, что 20% всех красных карликов M-класса имеют каменистые планеты в своих обитаемых зонах — это области вокруг звезды, где каменистые планеты могут поддерживать жидкую воду на своей поверхности.

Однако это не означает, что планета обитаема; также это не исключает возможность существования жизни за пределами обитаемой зоны, как отметила Лиза Кальтенеггер, директор Института Карла Сагана при Корнеллском университете.

Каждая из этих каменистых планет является частью головоломки о том, как рождаются, развиваются и функционируют планеты. Тем не менее, у ученых Земли есть значительные пробелы в понимании нашей собственной планеты.

"Чем дальше мы уходим в прошлое, тем сложнее выделить наиболее важные факторы, изменившие нашу планету", — говорит Кальтенеггер, автор книги 2025 года "Иностранные Земли: Поиск жизни во Вселенной". Поиск экзопланет с различными возрастами может помочь заполнить эти пробелы и рассказать о том, как работают и развиваются каменистые планеты.

Однако лишь немногие из этих потенциально обитаемых планет были наблюдательно охарактеризованы.

"У нас не так много времени на телескопе Джеймса Уэбба, поскольку он также наблюдает черные дыры и галактики", — добавила Кальтенеггер.

Сообщество ученых, занимающихся экзопланетами, теперь приоритизировало наблюдения за системой Траппист 1, которая представляет собой холодный красный карлик, находящийся на расстоянии около 40 световых лет в созвездии Водолея и имеющий семь планет размером с Землю. Три из них считаются потенциально обитаемыми.

Красные карлики — самые распространенные звезды во Вселенной.

Охотникам за экзопланетами нравятся эти небольшие красные звезды, которые имеют массу от одной десятой до половины массы нашего Солнца. Это связано с тем, что каменистые планеты, находящиеся вблизи, легче обнаружить, когда они проходят перед лицом этих маленьких родительских звезд.

Вследствие этого Кальтенеггер решила сосредоточиться на том, что возможно в настоящее время: поиске биосигнатур вокруг таких малых красных карликов. Наблюдения транзитов с помощью телескопа Уэбба могут выявить атмосферные биосигнатуры, такие как кислород в сочетании с метаном.

Однако для выявления цветовых характеристик, таких как растительность, нам нужно новое поколение телескопов.

Прямое изображение каменистых экзопланет в оптическом спектре станет возможным только тогда, когда Европейская южная обсерватория (ESO) запустит свой Экстремально большой телескоп, который будет иметь диаметр 39 метров и начнет свою работу в пустыне Атакама в 2030 году. Или когда NASA полностью профинансирует и запустит свою Обсерваторию обитаемых миров (HWO), запуск которой запланирован на 2040-е годы.

"Восемь из десяти звезд, на которых находятся экзопланеты, — это небольшие красные карлики", — говорит Кальтенеггер. "Если я поставлю свой базилик под красное солнце, он, вероятно, умрет еще быстрее, чем если я его не полил", — добавила она.

Тем не менее, сульфурные бактерии могут процветать при красном свете, который варьируется от желтого до фиолетового, что открывает возможность существования множества различных биопигментов, которые могут доминировать при свете другой звезды.

Необходимость креативного подхода в поисках экзожизни

"Я иногда беспокоюсь, что мы слишком узко смотрим на наши поиски, потому что изучение Земли в разные эпохи показывает очень разные условия", — говорит Кальтенеггер. В далеком прошлом дни были гораздо короче, континентов было меньше, существовали другие биоты на поверхности и совершенно другая атмосфера.

В таком контексте можно даже утверждать, что Земля имела множество различных версий самой себя. Так как же мы можем быть уверены, что биосигнатуры, которые мы обнаруживаем, действительно указывают на жизнь?

"Если вы не понимаете планету и ее геологию, вы не сможете понять, являются ли наблюдаемые вами сигнатуры результатом жизни или нет", — говорит Кальтенеггер. "Мне нужно видеть больше, чем просто пару биосигнатур кислорода и метана; сначала я должна выяснить, могут ли биосигнатуры быть созданы геологическими источниками или фотохимией", — добавила она.

Еще одним возможным доказательством могут быть отраженные цвета, возникающие от биологических субстратов; например, цвета биопигментов на поверхности планеты. В этой связи Кальтенеггер и ее коллеги из Корнеллского университета создали "каталог цветов жизни", включающий около 300 различных образцов биопигментов, которые могут показать, как жизнь могла бы выглядеть на таких больших расстояниях.

Почему же нам стоит беспокоиться о любой планете, вращающейся вокруг звезды на световые годы от нас?

"Чтобы лучше понять, как работает наша планета и как мы можем лучше ее защищать", — говорит Кальтенеггер. "Предположим, мы найдем 50 других экзопланет, старше нашей, это даст нам представление о нашем возможном будущем", — добавила она.

Лиза Кальтенеггер на конференции Origins 2026 в Париже. Кредит: Брюс Дорминея

Предположим, что на многих из этих планет в атмосфере содержится большое количество диоксида серы (SO2); это могло бы стать важным стимулом для выяснения, как избавиться от этого газа на нашей Земле или других газов, которые могут представлять угрозу для человечества в будущем.

Однако стремление к уверенности в науке об экзопланетах всегда будет ограничено огромными космическими расстояниями.

"Мы можем лишь получать отраженный, испускаемый или передаваемый свет, чтобы понять, существует ли биосфера, полностью преобразившая данную планету", — говорит Кальтенеггер. "Может быть, жизнь там и есть, но мы можем быть слепы к большей ее части, потому что эти сигнатуры могут быть созданы лишь геологией или химией, которую мы пока не можем интерпретировать", — заключила она.