Вода других миров

В прошлом году было подтверждено наличие воды на Луне. Все больше свидетельств появляется и тому, что вода есть и на спутнике Сатурна Энцеладе. Что дальше? Далекие планеты, наличие воды на которых – уже половина пути к развитию на них жизни.

Конечно, если уж для Луны задача обнаружить воду оказалась не из простых, то что сказать о телах, расположенных во многих световых годах от нас. Даже самые современные инструменты, как правило, оказываются недостаточно чувствительными. Но вот новый подход, предложенный недавно группой астрофизиков, позволяет усовершенствовать метод инфракрасной спектроскопии: так, что на основе полученных им данных можно смоделировать облако пыли, окружающее далекую молодую звезду, и предсказать наличие в нем веществ, заключающих воду, филлосиликатов.

Протопланетный диск

Водосодержащие минералы, филлосиликаты, распространены и на Земле, они образуются при участии воды – простейшим примером их может служить глина. Ну а наличие их в далекой звездной системе – прекрасное свидетельство тому, что на образующихся там планетах будет вода. «Если вы найдете филлосиликаты, — добавляет одна из авторов исследования Мелисса Моррис (Melissa Morris), — вы практически наверняка найдете и жидкую воду. Так что целью нашей работы был поиск возможностей обнаруживать эти гидратированные минералы».

Действительно, чтобы предсказать, имеется ли на далекой планете вода, можно исследовать протопланетный диск газа и пыли, вращающийся вокруг материнской звезды. Именно он становится основой, из которых под действием гравитационных и электромагнитных сил формируются планеты, и по его составу можно сделать многие интересные выводы о том, какими они будут. Давайте рассмотрим ситуацию на примере нашей родной Земли.

По самой признанной из существующих теорий воду на нее занесли астероиды (или подобные им тела), во время массированной бомбардировки молодой планеты, в годы, когда Солнечная система еще формировалась и была нестабильной. Эти астероиды – не чужаки в ней, и образовались из того же протопланетного диска. Следовательно, если в составе диска присутствовали филлосиликаты, уже на том этапе можно было предсказать, что на поверхности по крайней мере части формирующихся планет появится и вода. А если условия будут подходящи, то она и сохранится, образовав океаны, необходимые (насколько нам известно) для появления жизни. Все эти выводы применимы и к другим планетарным системам.

Для исследования состава протопланетных дисков у далеких звезд ученые надеются использовать самые мощные из существующих инструментов (такие, как орбитальный ИК-телескоп Spitzer) и тех, которые лишь готовятся к работе (например, стратосферный ИК-телескоп SOFIA, о создании которого мы писали в заметке «′‘Боинг” смотрит на Вселенную»). Но прежде чем приняться за дело, требуется создать метод, с помощью которых можно вести поиски филлосиликатов у протопланетных дисков. Именно этому и посвящена работа Мелиссы Моррис с коллегами.

Основа подхода понятна и разработана давным-давно: как и при любой спектроскопии, она состоит в установлении состава вещества по полосам поглощенного и/или испущенного им излучения (подробнее об этом важнейшем методе астрономии мы писали в заметке «Разглядываем картинку»). Так что ученые начали с моделирования спектроскопических характеристик газопылевого диска, который не содержит филлосиликатов, а затем – «добавили» в него до 3% этих минералов. Таким путем они показали, какие именно следы должны проявляться в составе диска, если он содержит филлосиликаты. По их мнению, это открывает прямой путь к поискам.

Однако некоторые их коллеги не согласны. Астроном Скотт Сэндфорд (Scott Sandford), специалист по спектроскопии метеоритов, считает, что в любом случае, обнаружение филлосиликатов будет крайне сложным. По его словам, идентифицировать эти соединения в смеси особенно трудно, поскольку «следы» их в спектре не столь явно выражены, как у других минералов.

Но Мелисса Моррис полагает, что их данные, основанные на строгих расчетах, все-таки позволяют надеяться на то, что «разобраться» с этими минералами удастся. В любом случае, она с коллегами уже начала проверять свой подход к имеющимся спектроскопическим данным телескопа Spitzer. Посмотрим, что у них получится.