Исследователи выяснили, как искать обитаемые планеты, смоделировав атмосферу древней Земли. Они определили смесь газов, которая не может присутствовать на безжизненной планете: это углекислый газ и метан в отсутствие угарного газа. О таком результате сообщается в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Разумеется, ни в один телескоп нельзя разглядеть живые организмы, населяющие другую планету. Зато, наблюдая её спектр, можно определить состав атмосферы.
Бесспорным маркером жизни, какой мы её знаем, разумеется, является кислород. Этот невероятно активный газ просто исчезнет из атмосферы, вступив в химические реакции с чем придётся, если его запасы не будут регулярно пополняться живыми организмами.
Однако не стоит забывать, что жизнь на Земле существует уже почти четыре миллиарда лет, и только вторая половина этого срока отмечена заметным присутствием кислорода в атмосфере.
"Идея поиска атмосферного кислорода в качестве маркера жизни существует уже давно, и это хорошая стратегия: очень сложно получить много кислорода в отсутствие жизни, – поясняет Джошуа Криссансен-Тоттон (Joshua Krissansen-Totton) из Вашингтонского университета, один из авторов нового исследования. – Но мы не хотим класть все яйца в одну корзину. Даже если жизнь распространена в космосе, мы не знаем, будет ли это жизнь, которая производит кислород. Биохимия производства кислорода очень сложна и может редко встречаться".
Авторы работы применили, в общем, тот же подход, который подсказывает целесообразность поиска кислорода. Надо искать в атмосферах чужих миров смесь газов, которая далека от химического равновесия. Такая смесь для своего существования нуждается в постоянном пополнении нужными компонентами со стороны живых организмов.
Что же это за волшебная смесь? Авторы смоделировали условия на древней бескислородной Земле и пришли к чёткому выводу: метан и углекислый газ в отсутствие угарного газа.
Исследователи рассмотрели самые разные пути производства метана, от геологических процессов до ударов астероидов. Вывод прост: на землеподобных планетах с комфортной для жизни температурой этого газа просто не может быть много. В частности, уже 0,1% метана в атмосфере – "звоночек" о возможной обитаемости, а 1% — почти несомненный признак.
Важную роль играет и углекислый газ. Дело в том, что он является в некотором смысле противоположностью метана. В молекуле СО2 углерод благодаря двум атомам кислорода доведён до максимальной степени окисления. В молекуле же CH4 этот элемент не только не окислен, но и сам выступает в роли окислителя водорода.
Авторы полагают, что такая смесь может получиться в абиогенных химических процессах только вместе с "промежуточным вариантом" – угарным газом (СО), где углерод окислен не полностью. Если же заметных количеств угарного газа не наблюдется, то такая химическая среда, скорее всего, является продуктом чьей-нибудь жизнедеятельности.
Важно, что все упомянутые газы можно обнаружить по спектрам планет, если они там присутствуют. В частности, авторы возлагают надежды на запуск телескопа "Джеймс Уэбб", который состоится в ближайшем будущем.
Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о других возможных маркерах жизни, которые должны образовываться в атмосферах обитаемых миров благодаря активности их звёзд. Рассказывали мы и о поисках "газов жизни" в атмосфере Марса.
