Наблюдения Луны при помощи Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории позволили астрономам доказать удивительный факт – существование жизни во Вселенной. Правда, это не новость, что на планете Земля есть жизнь, да к тому же разумная. Казалось бы, не самая удачная и свежая работа, но ее ценность не в результате, а в методике исследования. Этот подход, разработанный международной группой астрономов, может помочь в открытии жизни и на других объектах Солнечной системы и всей Вселенной.

«Мы наблюдали Землю по тому, как она освещает Луну, так, будто бы Земля и вовсе является экзопланетой, – говорит Майкл Стерцик, сотрудник Европейской южной обсерватории и  первый автор публикации исследования в журнале Nature. – Солнце освещает Землю, а отраженный от Земли свет, в свою очередь, освещает поверхность Луны. Луна же, как огромное зеркало, отражает этот свет обратно на Землю, и его-то мы и зафиксировали при помощи Очень большого телескопа». Это явление называется пепельным светом Луны, так как часть Луны, не освещенная прямыми солнечными лучами, имеет пепельный свет. Это явление заметно в начале первой четверти и в конце последней четверти фаз Луны, примерно в течение трех дней до и после новолуния. Рядом в ярким тонким серпом молодой или старой Луны видна остальная ее часть, слабо освещенная отраженным от Земли светом. Явление можно наблюдать невооруженным глазом, а в простой бинокль оно очень хорошо видно.

Пепельный свет Луны может быть проанализирован при помощи стандартных спектральных методов, используемых для определения состава различных объектов, в том числе атмосфер экзопланет. О наличии жизни может говорить наличие значительных количеств газов, вырабатываемых на нашей планете в процессе жизнедеятельности различных организмов. Основные такие газы – кислород, озон, метан и углекислый газ. Разумеется, это позволит найти только формы жизни, аналогичные земным, но это в любом случае накладывает ограничение на поиски, в первую очередь к ним следует отнести существование жидкой воды на поверхности планеты. Все перечисленные газы вырабатываются не только живыми организмами. Поэтому о наличии жизни может говорить только одновременное наличие этих газов в настолько больших количествах, которые могут объясняться лишь существованием жизни на планете. В случае быстрого исчезновения жизни запас этих газов перестал бы регулярно пополняться, и они вступили бы в химические реакции и образовали другие соединения. Подобные признаки наличия живых организм называют биосигнатурами.

Биосигнатуры непросто обнаружить обычными методами спектрального анализа, необходима огромная чувствительность приборов. Поэтому для открытия жизни на Земле группой был разработан пионерский подход, оказавшийся более чувствительным без применения более чувствительных приборов. Спектральный анализ был дополнен изучением дополнительной информацией, несомой светом. Астрономы измеряли не только яркость отраженного от Земли и затем Луны света на разных длинах волн (спектральный анализ), но и поляризация этого света (спектрополяриметрия). В поляризованном свете электрические и магнитные поля, составляющие электромагнитную волну света, имеют особую ориентацию. В неполяризованном свете ориентация этих полей случайна и не имеет выделенного направления. Проходя через атмосферу Земли, свет Солнца поляризуется, и направление поляризации зависит от состава атмосферы. Таким образом, это как бы дублирующая информация для спектрального анализа. Но поскольку данные неточны, наличие разных измерений одного и того же – состава атмосферы – позволяет получить новые данные. Где не справляется один метод, работает другой. А где-то не работают оба. Тем не менее, применение этого совместного подхода к анализу пепельного света, снятого Очень большим телескопом, позволил отчетливо увидеть в нем следы биосигнатур.

Соавтор статьи Стефано Багнуло так объясняет преимущества метода: «Свет от далекой экзопланеты неотличим от света ее звезды, и потому его очень трудно исследовать. Это все равно что изучать свечение пылинки рядом с ослепительной электрической лампой. Но свет, отраженный планетой, поляризован, тогда как свет ее материнской звезды – нет. Поэтому поляриметрические методы помогают нам выделить слабый отраженный свет, исходящий от экзопланеты, на фоне мощного светового потока от звезды».

В соответствии с этой методикой группа исследовала как цветовой состав, так и поляризацию света Земли после его отражения от поверхности Луны, как если бы этот свет исходил от экзопланеты. По этим данным ученым удалось «отрыть», что атмосфера Земли частично облачная, заметная доля поверхности Земли покрыта океанами, и, что самое важное, что на Земле есть растения. Чувствительность Очень большого телескопа и точность методики оказались настолько высоки, что были даже отмечены изменения в облачном покрове и количестве растительности в зависимости от того, какая часть Земли освещала в тот или иной момент Луну.

В этой работе впервые соединились два фактора, необходимые для обнаружения жизни на планете. Во-первых, это ее наличие, и во-вторых, техническая возможность найти ее. «Спектрополяриметрия может, в конечном счете, рассказать нам, развилась ли где-либо во Вселенной простая растительная жизнь, основанная на процессах фотосинтеза, – заключает Стерцик. – Но мы, конечно же, не ищем ни «маленьких зеленых человечков», ни следов разумной жизни».