Совсем недавно разразилась очередная сенсация: дескать, нашли жизнь на далекой экзопланете. Это самая экстремальная формулировка. Более осторожные: в атмосфере планеты обнаружено вещество, которое может свидетельствовать о наличии жизни (или вещество, которое на Земле выделяют только гниющие водоросли). Эту волну вызвала статья профессора Кембриджского университета Никку Мадхусудхана (Nikku Madhusudhan) и его коллег, опубликованная в журнале The Astrophysical Journal Letters1 . Попытаемся разобраться, в чем дело.
В настоящее время единственная надежда зарегистрировать экзопланетную жизнь — найти какой-либо подозрительный газ в атмосфере, такой, что не может появиться абиогенным путем в условиях данной планеты. Как можно попытаться определить состав атмосферы планеты за десятки парсек?
Пока существует единственный способ исследовать атмосферу экзопланеты — использовать ее прохождение (транзит) на фоне звезды. Естественно, вероятность такой удачи, что плоскость орбиты экзопланеты проходит через диск звезды для далекого наблюдателя, невелика. Это отношение радиуса звезды к радиусу орбиты, что для Земли около одной двухсотой. Для планет, находящихся в зоне обитаемости красных карликов, эта вероятность на порядок выше.
Когда планета с достаточно толстой атмосферой проходит по диску звезды, атмосферные газы «выедают» линии (или полосы) поглощения в спектре звезды. Если эти линии удается различить, т. е. увидеть, что они появились в спектре звезды или усилились в момент транзита, — значит, обнаружена атмосфера планеты и ее конкретные составляющие. Увидеть планету напрямую с помощью существующих ныне инструментов невозможно, за исключением планет-гигантов, находящихся достаточно далеко от звезды.
Число известных транзитных планет — порядка пяти тысяч, большую часть из них нашел космический телескоп «Кеплер». У более чем сотни из них обнаружена атмосфера. Количество найденных атмосфер резко возросло после запуска телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), число соответствующих публикаций в 2022 году возросло почти на порядок. «Хаббл» тоже зарегистрировал немало атмосфер, но спектральный диапазон JWST простирается в более далекую инфракрасную область, где видны «удобные» молекулярные линии. С Земли наблюдать атмосферы экзопланет можно, но здесь мешает наша атмосфера.
Чем больше планета, тем легче обнаружить ее атмосферу, особенно если она толстая. Поэтому первыми были изучены атмосферы «горячих юпитеров». По мере совершенствования инструментов стали регистрировать атмосферы «нептунов» и «мини-нептунов». До атмосфер планет земного типа пока еще не дошли.
K2–18b — типичный «мини-нептун», его масса — около девяти масс Земли, радиус превышает земной в 2,6 раза (сила тяжести на поверхности на 30% выше земной). Повышенный интерес к планете связан с тем, что она формально находится в зоне обитаемости, хотя ее родительская звезда — красный карлик, что не является благоприятным обстоятельством для обитаемости планеты. У нее малая плотность и «пухлая» атмосфера, в которой преобладает водород. Первое, что приходит в голову: под водородной атмосферой плещется глубочайший океан. Это объяснило бы и низкую плотность планеты (половина плотности Земли), и отсутствие NH3 в атмосфере, и присутствие СО2 — это как раз рассматривается как признак океана. Для подобных планет даже придумали специальный термин hycean, что звучит на языке оригинала «хайсиэн», а на русский переводится как «гикеан». Есть несколько других кандидатов в «гикеаны», но все, по-видимому, слишком горячие. К2–18b тоже, скорее всего, слишком горяча на поверхности. Она получает поток энергии почти точно такой же, как Земля от Солнца, но из-за толстой атмосферы с такими парниковыми газами, как СО2, метан и водяной пар (обнаружены), там должен быть сильнейший парниковый эффект, так что этот мир скорее будет похож на Венеру или даже окажется горячей. Океан, если он есть, скорее всего, будет нагрет выше критической точки 647 К, когда исчезает фазовый переход «вода — пар» и остается сверхкритический флюид. Единственный способ «спасти» планету — предположить аномально высокое альбедо облаков. Соответствующих измерений пока нет (это могло бы быть затмение планеты звездой), но численное моделирование закрывает эту лазейку 2.
Зато появилась новая интерпретация отсутствия аммиака в атмосферах «гикеанов»: поверхность с расплавленной магмой, которая, как и вода, прекрасно его поглощает 3. Так что появляется всё больше доводов за то, что «мини-нептуны» в зоне жизни красных карликов — воплощение ада.
Теперь перейдем к открытию диметилсульфида в атмосфере К2–18b. Первый раз его якобы открыли в диапазоне 1–5,2 мкм по наблюдениям «Хаббла» и «Джеймса Уэбба» в 2023 году 4. Через год другие астрономы это «закрыли», объяснив наблюдаемый спектр иными составляющими 5. И вот авторы первоначального «открытия» открыли диметилсульфид снова тоже в данных «Джеймса Уэбба», но в другом диапазоне — от 5,5 до 12 мкм. В статье результаты излагаются осторожно, авторы признают, что свидетельство статистически слабое, но в общении с журналистами высказываются смелее, а последние конвертировали их высказывание в «свидетельство жизни на экзопланете с достоверностью 99,7%»
А теперь короткий анализ
1. Свидетельство диметилсульфида в спектре ниже всякого приемлемого уровня значимости (см. на графике сам полученный спектр).
Статистическая значимость того, что он вообще что-то выражает, т. е. отличается от прямой линии, равна 3,5 σ — это число дают сами авторы. Это уже довольно низкий уровень, который к тому же зависит от того, насколько правильно оценены ошибки измерений, что само по себе нетривиальная задача. Но даже если это правда, то на подобном уровне статистики спектр можно подогнать множеством способов. Например, метаном и водой, которые в атмосфере К2–18b точно есть. Авторы дают результаты подгонки диметилсульфидом, но также очень хотелось бы посмотреть на аналогичный результат для смеси воды, метана, СО2 и других компонентов, которые там точно присутствуют. В статье утверждается, что такой анализ сделан, приведен даже некоторый рисунок, из которого трудно что-либо понять, но четких данных — «вот вам подгоночный состав, вот вам хи-квадрат» — нет и в помине. Без таких данных обсуждать какой-то уровень значимости вообще бессмысленно.
2. Диметилсульфид не является сколько-нибудь надежным биопризнаком. Я не химик, но в комментариях к этой новости я вижу сразу несколько предложений от людей, которые гораздо лучше разбираются в химии, как получить это вещество абиогенным путем. Вообще, есть весьма правдоподобное утверждение, которое я слышал от заслуживающих доверия коллег: нет ни одного надежного одиночного биопризнака; свидетельством жизни может служить только комбинация ряда веществ и условий.
3. Судя по всему, К2–18b — горячий ад.
Теперь предлагаю читателям самим ответить на вопрос: есть ли там жизнь?
Наконец, общее замечание: хайп вредит науке в стратегическом плане. Он может привлечь внимание широкой публики, может помочь получить грант. Но широкая публика, «наевшаяся» неподтвердившихся сенсаций, скорей разочаруется в науке, чем поддержит ее. Для получения гранта может быть и полезно поднять шум, но это не более чем вид недобросовестной конкуренции, когда выигрывает не более плодотворный, а более шумный.
И если бы ответственность за эти дутые сенсации несли только журналисты! К сожалению, обычно львиная доля вины лежит на авторах исследования. Написав статью осторожно, в рамках приличий, многие из них разворачиваются во всю ширь при общении с журналистами. А последние лишь доводят «сенсацию» до экстремальной формы.
Наука всё еще сохраняет репутацию наиболее честной области интеллектуальной деятельности. Ее будущее зависит от сохранения этой репутации. Исследователь должен отвечать за свои слова. Что, в свою очередь, можно изложить в виде принципа: «За каждой нездоровой сенсацией должен следовать здоровый скандал».
Борис Штерн, докт. физ.-мат. наук
1 New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2–18 b from JWST MIRI.
iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adc1c8
2 Jordan S., Shorttle O., Quanz S. P. Planetary albedo is limited by the above-cloud atmosphere: Implications for sub-Neptune climate (2025). arxiv.org/abs/2504.12030
3 Shorttle O. et al. Distinguishing Oceans of Water from Magma on Mini-Neptune K2–18b // The Astrophysical Journal Letters, February 2024. doi.org/10.3847/2041–8213/ad206e
(6 оценок, среднее: 4,83 из 5)
Загрузка...
Не знаю почему, но индийская фамилия автора сенсации меня ни разу не удивляет.
Интереснее, что это планета с океаном (видимо) возле красного карлика. Борис, а как так может быть, ведь светивший до этого на два порядка сильнее крсаскный карлик, должен был всю эту воду испарть? Вы часто говорите об этом.
Советские и российские астрономы, имея уникальный 600 м радиотелескоп Ратан и 6 метровый рефлектор, не смогли открыть чёрную дыру в центре нашей галактики на расстоянии 35000 световых лет. Это смогли европейцы на болеe маленких приборах. Здесь проще задача. Известен хим состав атмосферы Земли, какие органические вещества в ней присутствуют. Нужно сравнить органические вещества в атмосфере планеты красного карлика с земными. Это они также не могут сделать. Но полно их философии о 5 мерных пространствах, параллельных вселенных, теории струн, кротовых норах и прочей белиберде.