«Атмосферный дисбаланс» поможет обнаружить жизнь на других планетах

Вскоре космическому телескопу «James Webb» и другим телескопам будущих поколений понадобятся стратегии поиска признаков жизни на других планетах. Исследование Университета Вашингтона (США) дает простой и более перспективный подход к обнаружению жизни, не останавливаясь на одном кислороде.

Статья, опубликованная 24 января 2018 года в Science Advances, предлагает новый рецепт определения жизни на далеких планетах. «Идея поиска атмосферного кислорода в качестве биосигнала существует уже давно, и это хорошая стратегия, поскольку очень сложно произвести много кислорода без жизни. Но мы не хотим помещать все яйца в одну корзину. Даже если жизнь распространена в космосе, мы не знаем, всем ли ее формы создают кислород. Биохимия производства кислорода очень сложна и может оказаться редкой», – пояснил автор статьи Джошуа Криссансен-Тоттон, докторант Университета Вашингтона.

В новом исследовании рассматривается история жизни на Земле. Ученые определяют времена, когда атмосфера планеты содержала смесь газов, которые находятся вне равновесия и могут существовать только в присутствии живых организмов. Фактически, способность жизни производить большое количество кислорода произошла только в последней 1/8 истории Земли.

Рассмотрев более ранние периоды, исследователи определили новую комбинацию газов, доказывающую присутствие жизни: метан плюс углекислый газ минус окись углерода.

«Важно отыскать атмосферу достаточно насыщенную метаном и углекислым газом в мире, в котором есть жидкая вода на его поверхности, и подтвердить отсутствие угарного газа. Наше исследование показывает, что эта комбинация – абсолютный признак жизни. Особенно интересно, что наше предложение выполнимо и может привести к историческому открытию внеземной биосферы в недалеком будущем», – считает Дэвид Кэтлинг, профессор молекулярной физики Земли и космоса.

В статье рассматриваются все способы, с помощью которых планета может создавать метан: астероидные удары, выход газов из недр планеты, реакции каменистых пород с водой. Материал доказывает, что трудно производить много метана на скалистых планетах земного типа без участия живых организмов.

Если метан и двуокись углерода обнаружены вместе в условиях отсутствия угарного газа, такой химический дисбаланс сигнализирует о жизни. Углеродные атомы в двух молекулах представляют собой противоположные уровни окисления. Углекислый газ содержит столько молекул кислорода, сколько может, в то время как углерод в метане не содержит кислорода и вместо этого включает водород, химический противник кислорода.

«Окись углерода – это газ, который легко съедает микробы. Поэтому, если монооксид углерода присутствует в изобилии, это становится ключом к тому, что вы смотрите на планету, у которой нет биологии», – говорит Джошуа Крисансен-Тоттон.

Авторы согласны с тем, что идентификация кислорода – хороший способ поиска признаков жизни, но новая комбинация расширяет цели современных научных инструментов.

«Жизнь, производящая метан, использует простой обмен веществ. Она вездесуща и существует на протяжении большей части истории Земли. Она потенциально более распространена, чем жизнь, производящая кислород. Это определенно то, что мы должны искать, когда появятся новые телескопы», – заключил автор научной работы Джошуа Крисансен-Тоттон.