Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Фосфор в звездах поможет найти внеземную жизнь

Химический состав 100 звезд главной последовательности из каталога наблюдений. По вертикальной оси — относительное содержание фосфора к железу, по горизонтальной — железа к водороду

Natalie R. Hinkel, Hilairy E. Hartnett, and Patrick A. Young / The Astrophysical Journal, 2020

Физики сравнили относительное содержание фосфора — одного из ключевых элементов для жизни — в составе Солнца и 100 других звезд главной последовательности. Оказалось, что в среднем по отношению к другим звездам Солнце почти вдвое более богато фосфором — такой результат в будущих поисках потенциально обитаемых небесных тел может позволить отсеивать звездные системы, в которых содержание этого элемента недостаточно велико. Тем не менее, авторы подчеркивают, что для подобных исследований необходимо увеличивать объем выборки — нынешнего количества измерений содержания фосфора недостаточно для полноценных выводов. Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Пригодность экзопланеты для жизни ученые оценивают из множества факторов, один из которых — химический состав небесного тела. В нем принято искать элементы и соединения, необходимые для возникновения и существования известных земных форм жизни. На сегодняшний день прямые измерения в этой области ограничиваются спектроскопией атмосферы, которую можно проводить лишь при транзитах — в случаях, когда планета заслоняет для наблюдателя фоновый источник света (например, свою звезду), либо регистрируя собственное тепловое излучение планеты.

От редактора

В изначальной версии заметки был упущен из виду второй основной способ изучать атмосферы экзопланет — инфракрасная спектроскопия.

Установить же напрямую состав поверхности далекой планеты на данный момент невозможно, поэтому его оценивают по составу ближайшей звезды (определить который можно по спектру светила): поскольку и звезда, и окружающие ее планеты формируются приблизительно одновременно из одного скопления вещества, их составы также должны примерно совпадать.

Физики из США под руководством Натали Хинке (Natalie R. Hinke) из Юго-западного исследовательского института провели сравнение состава Солнца и других звезд главной последовательности, сосредоточив внимание на содержании фосфора. На Земле у этого элемента важное биологическое значение — в том числе, входит в состав нуклеиновых кислот, выполняющих генетические функции.

Авторы воспользовались данными Hypatia Catalog, в котором содержатся измерения химического состава примерно 9400 звезд на расстояниях до 500 парсек от Солнца — среди них, однако, лишь для 100 определено содержание фосфора. Помимо фосфора ученые интересовались содержанием углерода и азота, которые тоже необходимы для земной жизни, а также кремния — породообразующего элемента, измерения которого в звездах проводятся наиболее часто. Для сравнения с составом Солнца физики вычисляли средние по выборке соотношения между парами химических элементов.

Оказалось, что для Солнца содержание углерода относительно азота практически совпало (в пределах пяти процентов) со средним показателем для звезд из каталога, в то время как содержание фосфора относительно углерода, азота и кремния — почти вдвое (на 70–80 процентов) превысило среднюю величину. Несмотря на сравнительно маленький размер выборки (всего 100 измерений на фоне девяти с половиной тысяч в одном каталоге), такой результат может указывать на то, что Солнечная система сформировалась из молекулярного облака с повышенным (относительно среднего уровня) содержанием фосфора.

Такое обстоятельство, в свою очередь, можно рассматривать как сопутствующее (или даже способствующее) возникновению жизни и использовать при поиске потенциально обитаемых небесных тел — исключать из рассмотрения планетные системы, в звездах которых мало содержание фосфора.

Авторы подчеркивают, что для серьезного исследования необходимо развивать экспериментальные техники по спектральному наблюдению фосфора и увеличивать количество измерений — это позволит надежнее подтвердить или опровергнуть качественные соображения, которые приведены в работе, и сформулировать более четкие выводы. Кроме того, по словам ученых, полезными могут оказаться наблюдения алюминия, калия и скандия: синтез этих элементов в массивных звездах частично проходит совместно с фосфором, благодаря чему можно вычислять содержание последнего.

Ранее мы рассказывали о многообещающих экспериментальных результатах, связанных с фосфором: в 2016 году астрономы нашли в области звездообразования фрагмент фосфатного остова ДНК, а в январе этого года — обнаружили окись фосфора в межзвездном облаке и комете Чурюмова — Герасименко.

Николай Мартыненко

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.