«Джеймс Уэбб» снова нашел признаки жизни на планете, где ее не должно быть

Планета K2-18b вращается вокруг красного карлика K2-18 возрастом три миллиарда лет. Он в два с лишним раза менее массивен, чем Солнце. Диаметр экзопланеты в 2,61 раза больше Земли, а масса — в 8,63 раза больше. Поэтому ее средняя плотность вдвое уступает земной, но в 1,63 раза больше, чем у Нептуна. Тела такого «промежуточного» типа слишком велики для суперземель, однако слишком плотны, чтобы быть газовыми или ледяными гигантами. В Солнечной системе никаких аналогов им нет, поэтому они неизменно вызывают повышенный интерес астрономов.

В 2023 году космический ИК-телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал в ближнем инфракрасном диапазоне (с длинами волн 0,8-5,0 микрометра) следы диметилсульфида в атмосфере планеты. Излучение от ее звезды, проходя через газовую оболочку K2-18b, в определенных полосах спектра поглощалось диметилсульфидом особенно эффективно. На Земле это соединение синтезируют только водоросли, так что открытие привлекло большое внимание.

Одновременно на него обрушилась интенсивная критика. Субнептун получает от своей звезды столько же излучения, сколько и Земля от Солнца. Но это не значит, что на нем такая же температура: по оценкам астрономов, 6,2 процента его массы приходится на атмосферу. Для сравнения, на Земле лишь 0,0000862 процента массы приходится на газовую оболочку. Значит, атмосфера K2-18b на порядки массивнее нашей и должна давать очень мощный парниковый эффект. Каким образом, спрашивали критики открытия, планета с вероятной температурой много выше точки кипения воды может иметь водоросли?

В 2024 году в издании The Astrophysical Journal Letters вышла статья, авторы которой показали, что отличить диметилсульфид от метана в ближнем инфракрасном диапазоне надежно можно, только если концентрации первого соединения много выше, чем на Земле, — примерно в 20 раз. Идея о том, что на другой планете водоросли могут быть в десятки раз биопродуктивнее, чем на нашей, вызвала большие сомнения. Все это добавило аргументов критикам открытия.

Теперь «Джеймс Уэбб» провел наблюдения K2-18b в средней части инфракрасного диапазона, с длинами волн от шести до 12 микрометров. Астрономы снова подтвердили наличие там как диметилсульфида или диметилдисульфида (тоже нарабатывается водорослями), причем с вероятностью в три сигмы (примерно 99,7 процента). Статья об этом опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Никку Мадхусудхан из Института астрономии Кембриджа (Великобритания), один из авторов научной работы, осторожно, но оптимистично оценил новые наблюдения как признак внеземной жизни.

«Учитывая все, что мы знаем, планета-гикеан с океаном, кишащим жизнью, — сценарий, в наибольшей степени стыкующийся с теми данными, которые мы получили», — отметил ученый. Гикеанами (от латинского названия водорода и слова «океан») называют планеты с океаном из жидкой воды, над которым есть богатая водородом атмосфера.

Детали наблюдений вызывают вопросы. На Земле диметилсульфид и диметилдисульфид встречаются в атмосфере в виде одной части на миллиард. Несколько выше бывает только у моря (эти соединения дают так называемый запах морской свежести). А на K2-18b, согласно результатам наблюдений с помощью «Джеймса Уэбба», концентрации в районе 10 000 частей на миллиард — как минимум в несколько тысяч раз сильнее, чем над земными морями.

Мадхусудхан в комментариях для СМИ добавил, что на планетах-гикеанах концентрация диметилсульфида может быть много выше земной. С точки зрения химиков, поскольку на нашей планете это соединение окисляется кислородом воздуха, оно не накапливается в больших количествах. Планета с мощной водородной атмосферой не может иметь высоких концентраций кислорода, ведь он активно реагирует с водородом, образуя воду. И все же такой уровень диметилсульфида ранее вызвал вопросы у других исследователей.

Исследователи из группы Мадхусудхана подчеркнули: нельзя исключать протекания на K2-18b каких-то неизвестных, не встречающихся в земной природе, абиогенных химических реакций. В результате этих реакций могут появляться соединения, которые на Земле образуют лишь водоросли. И все же, несмотря на осторожность ученых, в новой статье они описали наиболее надежные признаки жизни за пределами Солнечной системы изо всех, когда-либо зафиксированных.