Отсутствие, а не наличие самого важного для жизни элемента в атмосферах планет – вот что мы должны искать.
Если мы хотим найти необходимые условия для жизни на поверхности другой планеты, не говоря уже о самой жизни, нам следует перестать надеяться на наличие углерода в ее атмосфере, утверждается в новой работе. Напротив, отсутствие или, по крайней мере, недостаток атмосферного углерода может быть признаком того, что мы на правильном пути к цели.
Все живое на Земле зависит от пяти элементов: углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Из них углерод считается особенно важным.
Поэтому логичнее всего искать его наличие в атмосферах планет, на которых, по нашему мнению, может существовать жизнь за пределами Земли. Однако междисциплинарная группа исследователей считает, что мы, возможно, заблуждаемся. Атмосфера с очень низким содержанием углерода может быть сигналом того, что планета имеет хорошие перспективы для жизни.
Вода, состоящая из водорода и кислорода, общепризнанно считается другим важнейшим ингредиентом, на который следует обратить внимание, но только если она находится в жидкой форме. Профессор Жюльен де Вит из Массачусетского технологического института входит в команду, которая считает, что жидкая вода и атмосферный углерод не очень хорошо сочетаются.
“Все признаки, о которых до сих пор говорили как об индикаторах жизни, были вне досягаемости для новейших обсерваторий”, – сказал де Вит в своем заявлении. “Теперь у нас есть способ узнать, есть ли жидкая вода на другой планете. И это то, к чему мы можем приступить в ближайшие несколько лет”.
Планеты в конкретной звездной системе будут формироваться с одинаковым количеством углерода, утверждают авторы. “Если сейчас мы видим одну из планет с гораздо меньшим количеством углерода, значит, он куда-то делся”, – говорит соавтор работы профессор Амори Триауд (Amaury Triaud) из Бирмингемского университета. Более тяжелые элементы могут удерживаться в ядре планеты, но углерод для этого слишком легкий. “Единственный процесс, который мог бы убрать такое количество углерода из атмосферы – это мощный круговорот воды в океанах”, – продолжает Триауд.
Эта идея противоречит нашим предположениям – углерод в атмосфере может указывать на его изобилие на поверхности, что необходимо для жизни. Однако беглый взгляд на планеты по обе стороны от нас, показывает, что в новой теории что-то есть. Венера имеет плотную атмосферу, на 96,5 % состоящую из углекислого газа, но она, конечно же, не является благоприятной для жизни. В основном все дело в углекислом газе, который создает парниковый эффект, а также в кислотности, которую он вызывает.
С другой стороны, самым большим препятствием для жизни на Марсе может быть его тонкая атмосфера, но она тоже состоит в основном из углекислого газа, так что там тоже присутствует отчетливый углеродный след.
Между тем, до появления человека концентрация углекислого газа и метана в атмосфере Земли была довольно низкой. Часть недостающего углерода скрывалась в телах живых существ. Авторы отмечают: “Биология – как мы ее знаем – не только производит химические вещества, но и потребляет их”. Кроме того, углерод в большом количестве растворяется в океанах и оседает на морском дне, где со временем превращается в горную породу. Это, как отмечают авторы, примерно соответствует количеству углерода в атмосфере Венеры.
“Мы считаем, что если мы обнаружим истощение запасов углерода, то это будет серьезным признаком наличия жидкой воды и жизни, – говорит де Вит. С другой стороны, слишком большое количество углекислого газа было бы тем, что команда называет антибиосигнатурой.
Знание этого мало что даст, если мы не сможем определить уровень углекислого газа в атмосфере планеты, но телескоп JWST и другие телескопы, которые появятся в ближайшее время, смогут выяснить это. “Углекислый газ – очень сильный визуализатор в инфракрасном диапазоне, и его можно легко обнаружить в атмосферах экзопланет”, – пояснил де Вит. Авторы предполагают, что для поиска планет вокруг ближайших звезд будет достаточно объединить данные по десяти транзитам планет по диску своей звезды.
Если одиночная планета содержит мало углерода в атмосфере, это можно объяснить особенностью облака, из которого сформировалась система. Однако если удастся сравнить атмосферы нескольких планет, как ученые надеются сделать со звездной системой TRAPPIST-1, расхождения могут оказаться весьма знаковыми.
Однако, хотя такой дефицит CO2 может указывать на потенциальную возможность существования жизни, он не является доказательством ее эволюции. Для этого необходимы другие биосигнатуры, и команда предлагает обратить внимание на озон. Озон указывает на постоянное пополнение атмосферы молекулярным кислородом, что трудно объяснить без широко распространенной фотосинтезирующей жизни. С другой стороны, молекулы O2, хотя и гораздо более распространены в атмосфере Земли, испускают излучение в гораздо более шумной части спектра.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Читайте также: Всем пригодным для жизни планетам приходит конец