През последните години броят на потвърдените извън слънчеви планети нараства експоненциално. Към статията на статията са потвърдени общо 3 777 екзопланети в 2 817 звездни системи, като допълнителни 2737 кандидати очакват потвърждение. Нещо повече, броят на земните (т.е. скалисти) планети непрекъснато нараства, увеличавайки вероятността астрономите да намерят доказателства за живота извън нашата Слънчева система.
За съжаление, все още не съществува технология за директно изследване на тези планети. В резултат на това учените са принудени да търсят онова, което е известно като „биосигнатури“, химикал или елемент, който е свързан със съществуването на миналия или настоящия живот. Според ново проучване на международен екип от изследователи, един от начините за търсене на тези подписи би бил да се изследва материал, изхвърлен от повърхността на екзопланети по време на ударно събитие.
Изследването, озаглавено „Търсене на биосигнатури при екзопланетарно въздействие“, беше публикувано в научното списание Астробиология и наскоро се появи онлайн. Водеше го Джани Каталди, изследовател от Центъра за астробиология на Стокхолмския университет. Към него се присъединиха учени от LESIA-Observatoire de Paris, Югозападния изследователски институт (SwRI), Кралския технологичен институт (KTH) и Европейския център за космически изследвания и технологии (ESA / ESTEC).
Както посочват в своето проучване, повечето усилия за характеризиране на биосферите на екзопланети са насочени към атмосферите на планетите. Това се състои в търсене на доказателства за газове, които са свързани с живота тук на Земята - напр. въглероден диоксид, азот и т.н. - както и вода. Както каза Каталди пред Space Magazine по имейл:
„От Земята знаем, че животът може да окаже силно влияние върху състава на атмосферата. Например целият кислород в нашата атмосфера е от биологичен произход. Също така, кислородът и метанът са силно извън химическото равновесие поради присъствието на живот. В момента все още не е възможно да се проучи атмосферният състав на екзопланети, подобни на Земята, но такова измерване се очаква да стане възможно в обозримо бъдеще. По този начин атмосферните биосигнатури са най-обещаващият начин за търсене на извънземен живот. "
Въпреки това Каталди и неговите колеги обмислят възможността да характеризират обитаемостта на планетата, като търсят признаци на удари и изследват изхвърлянето. Едно от предимствата на този подход е, че ежекта избягва с най-голяма лекота телата с ниска гравитация, като скални планети и луни. Атмосферата на тези видове тела също е много трудно да се характеризира, така че този метод би позволил характеристики, които иначе не биха били възможни.
И както посочи Каталди, това би било също така допълващо атмосферния подход по много начини:
„Първо, колкото по-малка е екзопланетата, толкова по-трудно е да се изучи нейната атмосфера. Напротив, по-малките екзопланети произвеждат по-големи количества избягащи еектати, тъй като повърхностната им гравитация е по-ниска, което прави изхвърлянето от по-малката екзопланета по-лесно. Второ, когато мислим за биосигнатури при изхвърляне на удар, ние мислим предимно за определени минерали. Това е така, защото животът може да повлияе на минералогията на планетата или косвено (например чрез промяна на състава на атмосферата и по този начин да позволи образуването на нови минерали) или директно (чрез производство на минерали, например скелети). По този начин въздействието на изхвърлянето ще ни позволи да изучим различен вид биосигнатура, допълваща атмосферните подписи. "
Друго предимство на този метод е фактът, че той се възползва от съществуващите проучвания, които са изследвали въздействието на сблъсъците между астрономически обекти. Например са проведени множество проучвания, които се опитват да поставят ограничения върху гигантското въздействие, което се смята, че е формирало системата Земя-Луна преди 4,5 милиарда години (известна още като хипотезата за гигантско въздействие).
Макар че се смята, че подобни гигантски сблъсъци са били често срещани по време на последния етап от формирането на земната планета (продължил приблизително 100 милиона години), екипът се фокусира върху въздействието на астероидни или кометни тела, за които се смята, че се случват през целия живот на екзопланетарния система. Разчитайки на тези изследвания, Каталди и неговите колеги успяха да създадат модели за изхвърляне на екзопланета.
Както обясни Каталди, те използваха резултатите от литературата за кратери за въздействие, за да преценят количеството на създаденото изхвърляне. За да преценят силата на сигнала на заобикалящите прахови дискове, създадени от изтласкването, те използваха резултатите от дисковите отпадъци (т.е. екстрасоларни аналози на основния астероиден пояс на Слънчевата система). В крайна сметка резултатите се оказаха доста интересни:
„Установихме, че удар от тяло с диаметър 20 км произвежда достатъчно прах, за да се открие с настоящите телескопи (за сравнение, размерът на удара, убил динозаврите преди 65 милиона години, все пак трябва да е около 10 км). Изследването на състава на изхвърления прах (напр. Търсене на биосигнатури) обаче не е в обсега на настоящите телескопи. С други думи, с настоящите телескопи бихме могли да потвърдим наличието на изхвърлен прах, но да не изучаваме неговия състав. "
Накратко, изучаването на материал, изхвърлен от екзопланети, е на разположение и възможността някой ден да изучава състава му ще позволи на астрономите да могат да характеризират геологията на екзопланета - и по този начин да поставят по-точни ограничения върху потенциалната й обитаемост. Понастоящем астрономите са принудени да правят познати за състава на планетата въз основа на нейните видими размери и маса.
За съжаление, по-подробно проучване, което би могло да определи наличието на биосигнатури в изтласкването, в момента не е възможно и ще бъде много трудно за дори телескопи от следващо поколение като Космически телескоп Джеймс Уеб (JWSB) или Дарвин, Междувременно изследването на изхвърлянето от екзопланети предлага някои много интересни възможности, когато става дума за изследвания и характеристики на екзопланети. Както посочи Каталди:
„Изучавайки изхвърлянето от ударно събитие, бихме могли да научим нещо за геологията и обитаемостта на екзопланетата и потенциално да открием биосфера. Методът е единственият начин, по който знам, че имам достъп до подземната повърхност на екзопланета. В този смисъл въздействието може да се разглежда като пробивен експеримент, предоставен от природата. Нашето проучване показва, че прахът, образуван при ударно събитие, по принцип е откриваем и бъдещите телескопи може да са в състояние да ограничат състава на праха и следователно състава на планетата. "
В следващите десетилетия астрономите ще изучават извън слънчевите планети с инструменти за повишаване на чувствителността и силата с надеждата да намерят индикации за живот. Като се има предвид време, търсенето на биосигнатури в отломките около екзопланети, създадени от астероидни въздействия, може да се извърши в тандем с търсещите атмосферни биосигнатури.
С тези два метода комбинирани, учените ще могат да кажат с по-голяма сигурност, че далечните планети са не само способни да поддържат живота, но активно го правят!
