Задача науки – быть на шаг впереди возможностей техники. Сейчас активно открываются экзопланеты, и время от времени от времени среди них появляются твердые планеты, как наша Земля. Главный вопрос при изучение экзопланет – их обитаемость. Методы анализа планет пока недостаточно совершенны, чтобы можно было заняться поисками жизни на них. У человечества не хватает разрешающей способности телескопов, чтобы наблюдать далекую планету, так как она слишком мала и тускла. Тем не менее, рано или поздно необходимые инструменты появятся, и к этому моменту все должно быть готово для начала работы. Но нет смысла сомневаться, что твердых планет уже будет известно очень много – сотни или тысячи. Не изучать же их все по очереди! Необходимо ввести некие критерии, которые позволят расположить планеты по мере убывания их интересности с точки зрения поиска жизни. Первый критерий – возможность существования на планете жидкой воды. Здесь мы исходим из того, что ищем жизнь, аналогичную земной, а значит, неспособную обходиться без воды. Этот критерий очень удобен, так как зная только температуру звезды и высоту орбиты планеты, можно сказать, есть ли шанс найти на ее поверхности воду. Планеты, находящиеся в зоне обитания, станут первой целью будущих телескопов. Но нужно идти дальше, проведя классификацию уже внутри этой группы. Один из подходов предлагают Сиддарт Эдж и Лиза Калтенеггер, сотрудники Института астрономии Общества имени Макса Планка. На Земле есть организмы, существующие при экстремальных условиях – экстремофилы. Они задают границы условий, в которых возможно существование земной жизни. Определяя цвет, который зависит от состава их мест обитания, можно, найдя такой же на экзопланете, предположить, что и на ней есть эти живучие существа. Это, конечно, не гарантия обитаемости планеты, но еще один способ ранжировать их по возможной обитаемости.

В свете, отраженном от поверхности Земли, содержится очень много информации о жизни. Например, легко обнаружить признаки вегетативной активности. Хлорофилл, содержащийся в растениях, отражает больше света в инфракрасном диапазоне, нежели в оптическом. Точно так же можно искать характерные особенности спектральных сигналов, присущие определенных экстремальным условиям. Их диапазон может быть очень велик. Экстремофилы обитают во множестве разных условий, совершенно непригодных для человека. Термофилы могут выдержать сильный жар, психрофилы, напротив, сильный холод за счет выработки антифриза, эндолиты живут внутри камней, используя серу и железо в качестве пищи. Разнообразие таких примеров показывает, что существование экстремофилов – закономерность, и потому есть смысл ожидать их появления и на других планетах.

Большая часть экстремофил, правда, прячется под поверхностью Земли, чтобы хоть немного укрыться от жутких условий или получить доступ к пище. Поэтому спектральный анализ места над их головой не обязательно выявит их существование, однако можно найти некоторые примеры, в которых наблюдается необходимая связь существования экстремофил и спектрального сигнала поверхности. Также часть экстремофил попросту обитает на поверхности – например, красные водоросли. Они могут существовать в кислотных условиях, и лишайники, сопротивляющиеся обезвоживанию в пустынях.

Для поиска признаков экстремальных условий Эдж и Калтенеггер предлагают использовать цветовую диаграмму. Свет, приходящий от объекта, пропускается через три фильтра, пропускающие зеленый, синий и красный. Затем для каждого места на планете определяется положение на диаграмме, по осям которой размещается цвет. На такой диаграмме Земля как целое, синяя точка, занимает практически угол, и одновременно Марс, красная планета, находится в другом углу. Для каждой планеты или, если проводить наблюдения с большим разрешением, для разных мест планеты, состав поверхности полностью определяет место на диаграмме. «Мы обнаружили, что этот подход можно использовать, чтобы расставить приоритеты в последующем спектральном анализе (фактически, предложенная методика – также спектральный анализ, но использующий только три канала, или длины волны, тогда как полноценный гиперспектральный анализ использует тысячи и потому требует более сложной аппаратуры, грандиозные вычислительные мощности и время – КЖ), определяя, где на планете можно ожидать найти места с трудными для жизни условиями, – говорит Эдж. – Для этого надо соотнести сигнал в красном и синем фильтрах с сигналом в синем и зеленом. Мы обнаружили, что если планета имеет места с такими условиями для жизни, то ее положение на диаграмме попадет в довольно узкую область».

Поскольку разные цвета соответствуют разным условиям, можно затем провести в них поиски жизни. Например, эндолиты часто живут в песках. Некоторые условия могут группироваться. Так, соль и снег имеют одинаковый цвет, так что в такой местности можно найти один или другой тип экстремофилов. Наличие воды на местности сдвинет ее место на диаграмме. Также отдельное распределение на диаграмме было построено для анаэробных организмов, чтобы учесть условия, которые существовали на молодой Земле.

У предлагаемого метода, разумеется, есть свои ограничения. Если поверхность планеты покрыта облаками, то заполучить информацию о ее составе может быть очень трудно – только при очень высоком качестве данных можно удалить часть облаков. Впрочем, если на планете есть облака, то там есть и жидкость. Хлорофилл около другой звезды также будет найти непросто. Из-за другого спектрального состава света звезды хлорофилл будет по-другому его отражать, так что его можно найти только на планете, похожей на Землю, и около звезды, похожей на Солнце. Правда, если звезда несколько горячее, можно сделать предположения о реакции растений.