Обнаружение фосфина в коричневом карлике ставит под сомнение его роль как маркера жизни

Космическая тайна становится глубже: молекула-«биосигнатура» обнаружена в атмосфере «неудавшейся» звезды. Обнаружение фосфина в атмосфере коричневого карлика Wolf 1130C, расположенного в 54 световых годах от Земли, углубляет загадку, связанную с химией фосфора в нашей Галактике. Команда астрофизиков под руководством Адама Бургассера из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружила, что в древнем объекте возрастом более 10 миллиардов лет содержание фосфина составляет около 100 частей на миллиард. Это первое и пока единственное чёткое обнаружение фосфина в атмосфере коричневого карлика. Его количество соответствует прогнозам моделей, однако это создаёт проблему, поскольку в других коричневых карликах фосфин отсутствует.

Это означает, что в нашем понимании химии фосфора может отсутствовать какой-то важный элемент, что ставит под сомнение статус фосфина как потенциальной биосигнатуры. Открытие подтверждает, что к роли фосфина как возможного признака жизни следует относиться с осторожностью, поскольку он может возникать в различных небиологических средах. Учёные отмечают ироничность ситуации: проблема не в Wolf 1130C, а в остальных коричневых карликах и гигантских экзопланетах. Согласно современным моделям динамической химии, фосфин должен быть ожидаемой молекулярной формой фосфора в богатых водородом атмосферах таких объектов, однако до сих пор его не удавалось обнаружить в предсказанном количестве. Это указывает на то, что химические процессы, формирующие или подавляющие образование этой молекулы, не являются универсальными.

Фосфин привлёк широкое внимание в 2020 году, когда его сообщили об обнаружении в атмосфере Венеры. На Земле этот газ в основном производится микробами, поэтому астробиологи рассматривают его как потенциальный признак жизни. Однако он также встречается и в небиологических контекстах, например, в атмосферах Юпитера и Сатурна, где образуется в недрах под действием высоких температур и давления и поднимается кверху за счёт конвекции. Именно на основе данных об этих газовых гигантах были построены модели атмосферной химии для других планет и коричневых карликов. Эти модели хорошо работают для многих молекул, но демонстрируют странное несоответствие в химии фосфора, поскольку они верны для Юпитера, Сатурна и Wolf 1130C, но не для других изученных объектов.

Исследователи направили космический телескоп «Джеймс Уэбб» на Wolf 1130C для получения спектральных наблюдений в инфракрасном свете, которые выявили характерные следы поглощения, указывающие на присутствие фосфина. Признаки молекулы были очевидны даже в данных с наименьшим разрешением. Содержание фосфина в атмосфере этого коричневого карлика аналогично его содержанию на Юпитере и Сатурне и впервые соответствует предсказаниям моделей. Учёные предполагают, что уникальность Wolf 1130C может быть связана с пониженным содержанием элементов тяжелее водорода и гелия, что могло изменить химию фосфора. Кроме того, этот объект входит в тройную систему, включающую массивный белый карлик, который сам может быть источником фосфора.

Для решения этой загадки требуются дальнейшие исследования, чтобы понять, является ли Wolf 1130C исключением или же аномалией являются все остальные коричневые карлики. Учёным предстоит разработать модель, объясняющую, почему только один из всех изученных объектов имеет ожидаемое количество фосфина, и определить условия, необходимые для его существования. Исследователи призывают подходить к этой тайне с разных сторон, что позволит лучше понять, как этот важный элемент распространяется в Галактике и можно ли эффективно использовать его для поиска жизни на других планетах. До тех пор, пока эта головоломка не будет решена, учёные рекомендуют с осторожностью использовать фосфин в качестве однозначного признака жизни на иных мирах.