Поиск признаков жизни в атмосферах планет за пределами Солнечной системы, вращающихся вокруг отдалённых звёзд, похож на поиск иголки в космическом стоге. NASA оценивает, что только в нашей галактике существует несколько миллиардов планет размером с Землю, находящихся в обитаемых зонах своих звёзд, которые  имеют подходящие температуры для существования жидкой воды на поверхности планеты.

Однако у учёных есть представление о том, что они должны искать и накопленные знания о тех признаках, которые потенциально могут указывать на существование жизни.

«Мы хотим исследовать атмосферы этих экзопланет в поисках кислорода, метана, водяного пара и других химических соединений, которые могут сигнализировать о наличии жизни. Мы не сможем увидеть зелёных человечков, но мы сможем увидеть спектральные характеристики этих ключевых химических соединений, — то есть то, что мы называем биомаркерами», — рассказал технический директор программы исследования экзопланет NASA Ник Сиглер.

Рендер HWO с раскрытым механизмом блокировки излишнего звёздного света. Источник: NASA/Robert Lea

Habitable Worlds Observatory (HWO) была важным пунктом в десятилетнем плане исследований по астрономии и астрофизике 2020 года. В дополнение к поиску признаков жизни за пределами Солнечной системы и помощи астрономам в понимании составных частей планетных систем, обсерватория также сыграет важную роль в астрофизических исследованиях.

Хотя запуск миссии запланирован на конец 2030-х или начало 2040-х годов, разработка и использование передовых технологий уже сейчас может помочь избежать перерасходов в будущем. Для глубокого изучения атмосфер экзопланет для поиска признаков жизни HWO будет применять способность блокировать блики от звёзд, вокруг которых обращаются эти экзопланеты.

Блокировка яркого света, исходящего от звёзд, позволит увидеть более тусклый свет звезды, отражённый от атмосфер планет. Химические элементы и соединения поглощают и испускают свет на уникальных длинах волн, характерных для своего состава, — то есть свет, проходящий сквозь атмосферу планеты, несёт отпечатки элементов, из которых она состоит. Учёные изучают этот свет методом спектроскопии и ищут такие «отпечатки». Такие химические «отпечатки» могут включать биомаркеры, указывающие на химические соединения, вдыхаемые или выдыхаемые живыми организмами.

Существуют два основных способа, которыми HWO потенциально может блокировать излишний звёздный свет. С одной стороны, он может использовать большой внешний блок для блокирования света, который развернётся после запуска в виде огромного зонта в форме подсолнуха.

Или, в качестве альтернативы, он может использовать внутренний защитный экран, называемый коронографом, — аналогично инструментам, которые ученые используют для блокирования света от яркой фотосферы Солнца для изучения его короны. Сейчас NASA решила сконцентрировать работу на HWO вокруг коронографической технологии, используемой на нескольких других телескопах, включая JWST и ожидаемый к запуску в ближайшем будущем телескоп Нэнси Грейс Роман.

Одна из идей, выдвинутых на прошедшей встрече в Калтехе для улучшения блокирования света от звезды, заключается в размещении зеркала внутри коронографа, угол которого можно будет изменять, чтобы контролировать световые лучи.

Этот метод может помочь предотвратить рассеянный свет, попадающий на конечное изображение и тем самым предотвратить нежелательную засветку от звёздного света. Механизм активного зеркала такого рода будет встроен в телескоп Nancy Grace Roman Space telescope, который намечен к запуску не позднее 2027 года. Этот запуск станет важным промежуточным этапом на пути к более мощной технологии, которая потребуется для HWO.

Нам нужно будет подавить звездный свет еще примерно в 100 раз по сравнению с коронографом Roman

Всё астрономическое сообщество с нетерпением ожидает запуска HWO, который ознаменует новую эру в стремлении разгадать тайны Вселенной и ответить на один из самых фундаментальных вопросов человечества.