У 2020 році на Венері виявили фосфін — речовину, яку тоді вважали можливим свідченням існування життя. Проте нещодавно цю ж молекулу зафіксували в атмосфері коричневого карлика, де умови для життя повністю відсутні. Це відкриття свідчить, що фосфін може утворюватися й без участі живих організмів.
Загадкова молекула в атмосфері коричневого карлика
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Science, команда астрономів повідомляє про виявлення дивної речовини в коричневому карлику, відомому як Вольф 1130C — хімічної сполуки під назвою фосфін, яка була предметом суперечливих заяв щодо доказів життя на Венері.
Однак наявність фосфіну в турбулентній та непривітній атмосфері коричневого карлика показує, що наше розуміння життєвого циклу цієї маленької, простої молекули є неповним. Це відкриття ставить під сумнів ідею про те, що фосфін можна вважати «біопідписом» чужого життя.
Природа коричневих карликів
Як і справжні зорі, коричневі карлики формуються з колапсуючих газових хмар у космосі. Газ нагрівається, коли він рухається всередину, але у коричневого карлика він ніколи не досягає достатньої температури, щоб ініціювати синтез водню у гелій, що живить зорі. Проте якщо газова хмара важить принаймні в 13 разів більше за Юпітер, вона нагріється достатньо, щоб синтезувати трохи важчий вид водню, який називається дейтерієм. Цей синтез швидко згорить в астрофізичних термінах, через 1 до 100 млн років.
Однак гравітаційне колапсування та ядерний синтез створюють величезну кількість тепла в ядрі коричневого карлика. Це створює конвекційний цикл: газ поблизу ядра нагрівається і піднімається, передаючи тепло на верхні рівні, після чого охолоджується і знову опускається вниз. Коричневі карлики значно холодніші за зорі. Поверхня наймолодших та найбільших може досягати до 2000°C, але найхолодніші близькі до кімнатної температури. Коли тепло з ядра досягає поверхневих шарів коричневого карлика, воно випромінюється в космос переважно у вигляді фотонів інфрачервоного світла.
Інфрачервоні довжини хвиль важко спостерігати за допомогою наземних пристроїв, але космічні телескопи, такі як James Webb, забезпечують значно чіткіший огляд. Це дає нам змогу краще спостерігати коричневі карлики.
Хімічна роль фосфіну
Цікаві хімічні реакції та процеси відбуваються у коричневих карликах, у той час як у гарячих зорях такого не спостерігається. Для найближчих коричневих карликів JWST може спостерігати наслідки цих хімічних процесів. Це відбувається шляхом пошуку «штрихкодів» кожної молекули, специфічних закономірностей темних ліній у спектрі світла, що випромінюється коричневим карликом. Фосфін — це проста молекула з одним атомом фосфору та трьома атомами водню. У 2020 році деякі науковці вважали, що виявили її спектральний знак в атмосфері Венери. Умови на Венері означають, що фосфін там має дуже швидко руйнуватися, тому його виявлення означало б, що щось виробляє велику кількість фосфіну.
На Землі фосфін утворюється лише внаслідок діяльності живих організмів, тому його активно вивчали як потенційну ознаку життя.
Якщо зазирнути за межі заголовків, ситуація виявляється складнішою. Фосфін виявлений в атмосфері Юпітера та Сатурна, проте ніхто не припускає, що в хмарах цих планет існує життя. Річ у тім, що ми розуміємо, як фосфін може утворюватися й зберігатися на нижніх шарах їхньої атмосфери. Звідти він підіймається у верхні шари, де швидко розкладається, але не раніше, ніж його спектральний підпис встигають зафіксувати прилади.
Фосфін в атмосферах коричневих карликів
За деякими моделями, ми маємо бачити значні кількості фосфіну в атмосферах коричневих карликів та гарячих юпітерів-екзопланет. Але попередні спостереження JWST, що досліджували 23 коричневі карлики з температурами від 100°C до 700°C, не виявили фосфіну.
Останнє спостереження фосфіну на коричневому карлику Вольф 1130C (температура приблизно 320°C) дуже добре відповідає моделям. Чому? Науковці, які стоять за новим дослідженням, поки що не можуть дати точну відповідь. Їхня найкраща здогадка полягає в тому, що це може бути пов’язано з тим, що Wolf 1130C старий та містить низьку концентрацію металів.
На даному етапі вони роблять простий висновок: немає послідовної моделі, яка б пояснювала кількість фосфіну, яку ми спостерігаємо на Юпітері, Сатурні, Вольф 1130C, інших коричневих карликах та атмосферах газових гігантів-екзопланет. Без кращого розуміння використання фосфіну як біомаркера є сумнівним.
Отже, можливо, на Венері все ж був фосфін, але його поява зумовлена невідомими хімічними чи фізичними процесами, а не діяльністю живих організмів. Позаземне життя залишається гіпотезою останньої інстанції.
За матеріалами phys.org
