Астрономия

В атмосфере коричневого карлика Wolf 1130C, расположенного на расстоянии около 55 световых лет от Земли, впервые надежно зафиксировали следы фосфина (PH₃) — молекулы, которую ученые считают потенциальным биомаркером. Речь, однако, не идет о наличии жизни — условия в атмосфере Wolf 1130C слишком суровы.

Поскольку на Земле бесцветный ядовитый газ — фосфин или фосфористый водород — вырабатывают и переносят анаэробные организмы, которым для функционирования не нужен кислород, его наличие в атмосфере землеподобных планет считают признаком существования жизни. В случае газовых гигантов все иначе: на Юпитере и Сатурне фосфин образуется в результате неравновесных процессов в глубинных слоях атмосферы. Вот почему исследователи полагали, что эта молекула должна присутствовать на других планетах-гигантах, однако выявить ее до сих пор не удавалось.

Исключением стал Wolf 1130C — коричневый карлик примерно в 44 раза «тяжелее» Юпитера. Атмосфера этого мира не обогащена металлами — элементами тяжелее водорода и гелия, что делает ее более прозрачной, а эффективная температура (характеризует светимость небесного тела) достигает минус 150 градусов Цельсия. Зафиксировать отчетливые линии поглощения фосфина в диапазоне около 4,3 микрометра удалось с помощью спектрографа NIRSpec, установленного на борту космической обсерватории «Джеймс Уэбб».

Концентрация PH₃, как определили астрономы под руководством Адама Бургассера (Adam J. Burgasser), составила порядка 0,1 части на миллион (в сто раз выше, чем пределы для других подобных объектов). Эта величина также совпадает с предсказаниями моделей атмосфер, учитывающих перемешивание газов. Содержание углекислого газа оказалось менее одной миллиардной доли, что позволило устранить «шум», обычно скрывающий фосфин. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science.

Объяснить «нормальную» концентрацию фосфина можно атмосферой, бедной металлами, поскольку в ней не образуются сложные молекулы, связывающие фосфор. Другая гипотеза предполагает влияние соседей в системе Wolf 1130: рядом с коричневым карликом находятся красный гигант (Wolf 1130A) и белый карлик (Wolf 1130B). Последний в прошлом был массивной звездой и мог выбрасывать фосфор во время мощных вспышек. Часть выбросов, предположительно, осела в атмосфере Wolf 1130C, однако убедительных доказательств этой гипотезы нет — следов подобного обогащения у ближайшей звезды Wolf 1130A ученые не обнаружили.

Астрономы отметили, что открытие фосфина не связано с возможными признаками жизни, поскольку экстремальные условия на коричневых карликах — объектах на границе между планетами-гигантами и маленькими звездами — непригодны для существования биологических организмов. Это существенно ограничивает использование PH₃ в качестве надежного индикатора биологической активности в атмосферах экзопланет.

Хотя наличие фосфина помогает лучше понять химический состав атмосфер газовых гигантов и их «родственников», причины, по которым одни миры лишены этой молекулы, а другие, напротив, обогащены ей, по-прежнему неизвестны.