Коричневые карлики и таинственный фосфин: почему инопланетную жизнь ищут не там?
Коричневые карлики: слишком малы, чтобы быть звездами, но слишком велики, чтобы быть планетами.
Обнаруженные лишь в 1990-х годах, эти промежуточные космические объекты недостаточно массивны, чтобы поддерживать термоядерные реакции горения водорода, как настоящие звезды. Вместо яркого сияния они обычно испускают тусклое тепло.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, группа астрономов сообщает о неожиданной находке в атмосфере коричневого карлика Wolf 1130C. Там был обнаружен фосфин — химическое вещество, которое уже становилось центром скандальных заявлений об обнаружении признаков жизни на Венере.
Однако присутствие фосфина в турбулентной и негостеприимной атмосфере коричневого карлика ясно показывает, что наше понимание жизненного цикла этой простой молекулы далеко не полное. Это открытие ставит под серьезное сомнение идею о том, что фосфин можно считать однозначной «биосигнатурой» — признаком инопланетной жизни.
Что такое коричневые карлики?
Как и настоящие звезды, коричневые карлики формируются из коллапсирующих облаков космического газа. Газ нагревается при падении внутрь, но в случае коричневого карлика он никогда не достигает температуры, достаточной для запуска синтеза водорода в гелий — процесса, питающего звезды.
Однако если газовое облако как минимум в 13 раз массивнее Юпитера, в его недрах начнется термоядерное горение дейтерия (тяжелого изотопа водорода). Но даже этот процесс по астрофизическим меркам быстро иссякнет — всего через 1–100 миллионов лет.
Тем не менее, гравитационный коллапс и кратковременное горение дейтерия создают колоссальное количество тепла в ядре карлика. Это формирует конвекционную петлю: газ near ядра нагревается и поднимается вверх, передавая тепло внешним слоям, остывает и снова опускается вглубь.
Коричневые карлики гораздо холоднее звезд. Поверхность самых молодых и крупных из них может разогреваться до 2000°C, а самые холодные из известных имеют температуру, близкую к комнатной.
Тепло из недр, достигнув поверхности, излучается в космос в основном в виде фотонов инфракрасного света. Наземным телескопам сложно вести наблюдения в этих длинах волн, но космические обсерватории, такие как Джеймс Уэбб (JWST), предоставляют уникальную возможность заглянуть в этот загадочный мир, открывая его для детального изучения.
В чем загадка фосфина?
В атмосферах коричневых карликов, в отличие от горячих звезд, протекают интересные химические реакции. Для ближайших к нам карликов JWST может наблюдать результаты этих процессов, анализируя «спектральные штрих-коды» молекул — уникальные patterns темных линий в спектре испускаемого объектом света.
Фосфин (PH₃) — простая молекула, состоящая из одного атома фосфора и трех атомов водорода. В 2020 году его возможное обнаружение в атмосфере Венеры вызвало ажиотаж. Условия на планете таковы, что фосфин должен быстро там разрушаться, поэтому его наличие могло бы указывать на некий постоянный источник, которым, по одной из гипотез, могла быть жизнь.
На Земле фосфин действительно производится анаэробными организмами, что и сделало его перспективным маркером внеземной жизни. Однако за громкими заголовками скрывается более сложная картина. Фосфин также был найден в атмосферах Юпитера и Сатурна, и никто не предполагает, что он имеет биологическое происхождение. Ученые понимают, как он может образовываться и существовать в глубоких, богатых фосфором и высокотемпературных слоях атмосферы этих газовых гигантов, прежде чем подняться наверх и быть быстро уничтоженным.
А что с фосфином на коричневых карликах?
Согласно некоторым моделям, значительное количество фосфина должно наблюдаться и в более горячих системах, таких как коричневые карлики и «горячие юпитеры». Однако более ранние наблюдения JWST за 23 коричневыми карликами с температурами от 100°C до 700°C не обнаружили там фосфина вовсе.
Недавнее же обнаружение фосфина на Wolf 1130C (с температурой около 320°C), напротив, очень хорошо согласуется с моделями. В чем причина такого противоречия?
Авторы нового исследования пока не могут дать точного ответа. Их основное предположение сводится к тому, что это может быть связано с преклонным возрастом Wolf 1130C и низкой концентрацией металлов (элементов тяжелее водорода и гелия) в его составе.
На данном этапе они приходят к простому, но важному выводу: не существует единой последовательной модели, которая объясняла бы наблюдаемые количества фосфина на Юпитере, Сатурне, Wolf 1130C, других коричневых карликах и атмосферах газовых гигантов. Без более глубокого понимания химии и физики этих процессов использование фосфина в качестве биосигнатуры остается крайне сомнительным.
Таким образом, даже если фосфин на Венере действительно существует, его причиной с большей вероятностью окажутся неизвестные нам химические или физические процессы, а не биология. Гипотеза о внеземной жизни должна оставаться последней из рассматриваемых, когда все другие объяснения исчерпаны. Это открытие лишний раз доказывает, насколько сложен и коварен поиск жизни за пределами Земли и как важно искать не отдельные улики, а целые сети взаимосвязанных свидетельств.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
