Поиск внеземной жизни — это, бесспорно, одно из самых глубоких научных мероприятий нашего времени. Если внеземная биологическая жизнь будет найдена возле другого мира возле другой звезды, мы, наконец, узнаем, что жизнь за пределами нашей Солнечной системы возможна. Найти следы внеземной биологии в далеких мирах крайне нелегко. Но астрономы разрабатывают новую технику, которая будет использоваться мощными телескопами следующего поколения и позволит им точно измерить вещества в атмосфере экзопланет. Надежда, конечно, состоит в том, чтобы найти доказательства внеземной жизни.

В последнее время поиск экзопланет привлек много внимания, благодаря отчасти открытию семи небольших инопланетных миров, вращающихся вокруг крошечной звезды — красного карлика TRAPPIST-1. Три из этих экзопланет вращаются в потенциально обитаемой зоне звезды. То есть в области возле любой звезды, в которой будет не слишком горячо и не слишком холодно, чтобы вода могла существовать в жидком виде.

Везде на Земле, где есть жидкая вода, есть жизнь, поэтому если хоть один из потенциально обитаемых миров TRAPPIST-1 будет обладать водой, на нем может быть и жизнь.

Но жизненный потенциал TRAPPIST-1 остается чистым домыслом. Несмотря на то, что эта удивительная звездная система находится на заднем дворе нашей галактики, мы понятия не имеем, существует ли вода в атмосфере хоть одного из этих миров. Мы даже не знаем, есть ли у них атмосфера. Все, что мы знаем, это то, как долго экзопланеты проходят по орбите и каковы их физические размеры.

«Первое обнаружение биосигнатур в других мирах может быть одним из самых значительных научных открытий нашей жизни», говорит Гаррет Руан, астроном Калифорнийского технологического института. «Это будет серьезный шаг к тому, чтобы ответить на один из самых больших вопросов человечества: одиноки ли мы?».

Руан работает в Лаборатории экзопланетарных технологий Калтеха, ET Lab, которая разрабатывает новые стратегии поиска экзопланетарных биосигнатур, таких как молекулы кислорода и метана. Обычно молекулы вроде этих активно реагируют с другими химическими веществами, быстро распадаясь в планетарной атмосфере. Поэтому если астрономы найдут спектроскопический «отпечаток» метана в атмосфере экзопланеты, это может означать, что за его производство ответственны инопланетные биологические процессы.

К сожалению, мы не можем просто взять самый мощный в мире телескоп и направить его на TRAPPIS-1, чтобы увидеть, содержат ли атмосферы этих планет метан.

«Чтобы обнаружить молекулы в атмосферах экзопланет, астрономы должны иметь возможность анализировать свет планеты, не будучи полностью ослепленными светом соседней звезды», говорит Руан.

К счастью, красные карликовые звезды (или М-карлики) вроде TRAPPIST-1 холодные и тусклые, поэтому проблема засвета будет менее острой. И поскольку эти звезды являются самым распространенным типом звезд в нашей галактике, ученые обращают внимание в первую очень на красные карлики в поисках открытий.

Астрономы используют инструмент, известный как «коронограф», чтобы изолировать отраженный звездный свет от экзопланеты. Как только коронограф улавливает тусклый свет экзопланеты, спектрометр с низким разрешением анализирует химические «отпечатки» этого мира. К сожалению, эта технология ограничена изучением только самых крупных экзопланет, вращающихся вдали от своих звезд.

Новые методы ET Lab используют коронограф, оптические волокна и спектрометр высокого разрешения, которые работают сообща, выделяя свечение звезды и улавливая подробный химический отпечаток любого мира на ее орбите. Этот метод известен как high-dispersion coronography (HDC) и может перевернуть наше представление о разнообразии экзопланетарных атмосфер. Работа на эту тему была опубликована в The Astronomy Journal.

«Что делает метод HDC мощным, так это то, что можно выявить спектральную сигнатуру планеты, даже когда она похоронена в ярком свете звезды», говорит Руан. «Это позволяет обнаруживать молекулы в атмосфере планет, которые чрезвычайно трудно визуализировать».

«Трюк состоит в том, чтобы разделить свет на множество сигналов и создать то, что астрономы называют спектром высокого разрешения, который помогает отличить сигнатуру планеты от остального звездного света».

Все, что нужно сейчас, это мощный телескоп для подключения системы.

В конце 2020-х годов Тридцатиметровый телескоп станет крупнейшим в мире наземным оптическим телескопом, и когда он будет использоваться совместно с HDC, астрономы смогут исследовать атмосферы потенциально пригодных для жизни миров, вращающихся вокруг красных карликов.

«Обнаружение кислорода и метана в атмосферах планет земного типа, вращающихся вокруг М-карликов, похожих на Проксиму Центавра b, силами Тридцатиметрового телескопа будет чрезвычайно волнительным», говорит Руан. «Нам еще многое предстоит узнать о потенциальной обитаемости этих планет, но вполне может быть так, что эти планеты окажутся похожими на Землю».

По оценкам, в нашей галактике есть 58 миллиардов красных карликов, и известно, что большинство из них будут иметь планеты, поэтому когда Тридцатиметровый телескоп вступит в работу, астрономы смогут найти многое, что раньше оставалось недоступным.

В 2016 году астрономы обнаружили экзопланету размером с Землю, вращающуюся возле ближайшего к Земле М-карлика, Проксимы Центавра. Проксима b также вращается в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды, что делает ее главной мишенью для поиска инопланетной жизни. Находясь на расстоянии всего в четыре световых года, Проксима b буквально дразнит нас возможностью посетить ее когда-нибудь в будущем.

Каково это — проводить часы на орбите Земли, когда твой скафандр — единственное, что ограждает тебя от холодного вакуума? Астронавт Дуглас Уилок описал этот опыт для National Geographic, а мы поделимся его словами с вами. В эту пятницу астронавты Скотт Келли и Кьелл Линдгрен выйдут через люк Международной космической станции, чтобы исправить систему жидким аммиаком, в последний раз чиненный в далеком 2012 году. Их космическая вылазка займет порядка шести с половиной часов.

На прошлой неделе Келли — который вот-вот побил рекорд самого долгоживущего на орбите астронавта NASA — и Линдгрен провели более семи часов за пределами станции, где проделали массу важных вещей: смазали маслом конец манипулятора, подготовив почву для нового док-порта для коммерческих аппаратов Boeing и SpaceX и накрыли тепловым щитом устройство для исследований темной материи. Все это было проделано, пока космическая станция вращалась вокруг Земли на скорости порядка 8 километров в секунду.

Мы хотели бы узнать больше о проведении самых высотных прогулок во Вселенной. Астронавт Дуглас Уилок осуществил шесть выходов в открытый космос, в том числе во время импровизированной экскурсии в 2007 году, чтобы починить разорванную солнечную батарею.

Вот несколько фактов о космических прогулках со слов Уилока.

1. Вы надеваете старомодную одежду

Скафандры, которые Келли и Линдгрен наденут в пятницу, не являются последним писком моды. Им примерно 35 лет, как говорит Уилок, и множество астронавтов в них потели. Общие предметы одежды трудно очистить, потому что их наполняют чистым (и очень горючим) кислородом, когда они используются — даже пух от полотенца может загореться, если остался после чистки, что накладывает особые ограничения на то, что команда может сделать для очистки скафандра. Впрочем, все носят свое исподнее и охлаждающую одежду, которая помогает. Немного.

«Если бы вы засунули голову внутрь и вобрали запах, вероятно, пахло бы раздевалкой», — говорит Уилок.

2. Вас бросает то в пот, то в холод

«В космосе у нас нет защитной атмосферы Земли», — говорит он, и температура может расти при прямых солнечных лучах вблизи отражающих поверхностей космической станции, а после падать, когда Солнце уходит. Эти существенные перепады в 260 градусов по Цельсию частенько случаются за семичасовую космическую прогулку. Быстрая 90-минутная орбита МКС вокруг Земли означает, что станция видит восход и закат Солнца каждые 45 минут.

Никакие подводные прогулки в центре подготовки NASA не подготовят вас к этим перепадам температур.

С жарой проще справиться, чем с холодом. Иногда астронавты могут найти тенек возле космической станции. «Вы можете перегреться. Если у вас нет охлаждающей одежды, вы закипите до смерти в этом скафандре», — говорит Уилок.

3. Это не совсем прогулка

После своей внекорабельной активности (EVA — официальный термин NASA, обозначающий космическую прогулку) 28 октября, астронавт Скотт Келли пошутил, что это не космическая прогулка, а космическая работа. Уилок соглашается: «прогулка» — это неточное название, скорее это космический балет на кончиках пальцев.

«Вы продвигаете себя, вы останавливаете себя, вы хватаетесь за вещи кончиками пальцев, просто отталкиваясь и фиксируя себя кончиками этих самых пальцев», — говорит он. Неудивительно, какие мышцы ноют после выхода в открытый космос: руки и предплечья. Ноги просто мешают, говорит Уилок.

«Лучшее, что вы могли бы сделать, чтобы подготовиться к космическим вылазкам, это сидеть с эспандером. У вас будут большие руки, как у моряка Попая».

4. Приходится следить за языком

Во время космической прогулки микрофоны астронавтов активны — и все в центре управления полетами в прямом эфире слушают каждое дыхание, каждое слово и каждое произнесенное проклятие.

Экстремальные температуры и космические условия, а также работа с оборудованием в космосе иногда бывают невыносимыми — и астронавтам рекомендуют прикусить языки и расслабиться, когда становится совсем невмоготу.

«К счастью, я не думаю, что кто-нибудь крыл матом микрофон, — говорит Уилок. — Но помню, как в 2010 году работал над насосным модулем и миллион лет пытался отключить один разъем; думаю, тогда я буркнул под нос что-то типа «будь ты проклят».

Он думал, что сказал это про себя, пока не поговорил с родителями по телефону. Отец сказал: «Я слышал твое проклятие».

5. Чтобы унять зуд, придется проявить смекалку

Когда в этом потном костюме начинает чесаться тело, Уилок говорит, что вы можете вывернуться наизнанку, пытаясь почесать нужное место. Если чешется нос, есть устройство, которое зажимает астронавту нос, чтобы тот мог пробить свои уши (примерно так же вы делаете в самолете: зажимаете нос и продуваетесь, чтобы уравнять давление). Если чешется верх щеки, есть микрофон и соломинка для питья. Но если чешется лоб, придется буквально набивать шишку.

6. Всегда может быть еще хуже

«Мы привыкли говорить, что нет ничего в космосе, что нельзя было бы сделать еще хуже», — говорит Уилок. Задуматься на минутку вместо того, чтобы наступать на грабли, или предвосхищать будущие движения может быть весьма полезно для предотвращения происшествий — поэтому всегда очень много связи, говорит он.

Худшее, что только можно представить, это если кусок космического мусора или микрометеороида попадет и пробьет скафандр астронавта, спровоцировав утечку кислорода. Этот сценарий входит в программу подготовки космонавтов, но потенциальную угрозу сложно оценить — как когда шлем астронавта ЕКА Луки Пармитано наполнился водой во время выхода в открытый космос в 2013 году, ослепив его на время пути к шлюзовой камере.

«Каждый раз, когда вы открываете люк и выходите в космос, вас подстерегает опасность. Что угодно может пойти не так, вам просто надо помнить тренировки и доверять своей команде», — говорит Уилок.

7. …и это хорошо

Хотя бывают моменты, когда Уилок не мог дождаться возвращения внутрь, больше моментов, которые он хотел продлить навсегда. Наблюдая за зеленым и красным полярным дождем на полюсах и вспышками молний под собой, слушая лишь шум вентилятора и звук дыхания, сложно не восхититься великолепием нашего мира.

«Земля такая живая, дышащая, шарик жизни в этом огромном пустом море, и она просто играет светом и жизнью, движением и цветом… это невероятно», — говорит он.

И тут же добавляет: «Правда, отвлекает, когда вы пытаетесь работать».