Детекторы угарного газа в наших домах предупреждают нас об опасной концентрации этого бесцветного газа без запаха, который смертелен в высоких концентрациях. Астрономы также предположили, что накопление окиси углерода в атмосфере планеты является признаком отсутствия жизни. Теперь команда исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде говорит об обратном: космические детекторы окиси углерода могут привлечь наше внимание к отдаленным мирам, изобилующим простыми формами жизни.
«С запуском космического телескопа Джеймса Вебба астрономы смогут изучать атмосферу некоторых скалистых экзопланет», - говорит Эдвард Швитерман, ведущий автор исследования. «Было бы глупо упускать из виду обитаемый мир только потому, что мы не рассматривали все возможности».
В статье, опубликованной сегодня в журнале Astrophysical Journal, команда Швитермана использовала модели компьютерной химии в биосфере и атмосфере, чтобы идентифицировать два интригующих сценария, в которых монооксид углерода накапливается в атмосферах несущих жизнь планет.
В первом сценарии исследователи нашли ответы в далеком прошлом Земли. На современной богатой кислородом Земле окись углерода не может накапливаться, потому что она быстро разрушается в результате химических реакций, происходящих в атмосфере. Однако три миллиарда лет назад Земля была совершенно другим местом. Океаны были уже полны жизни, но атмосфера была почти лишена кислорода, а солнце было намного слабее.
Модели, разработанные исследователями, показывают, что эта старая версия обитаемой Земли могла поддерживать уровень окиси углерода на уровне 100 частей на миллион (ppm) - на несколько порядков больше, чем 100 частей на миллиард в современной атмосфере Земли.
«Это означает, что мы можем ожидать высокий уровень окиси углерода в обитаемой атмосфере, но дефицит кислорода по экзопланетам, вращающимся вокруг звезд, похожих на солнце», - говорит Тимоти Лайонс, один из соавторов исследования, профессор биогеохимии в UCR. «Это прекрасный пример миссии нашей команды использовать прошлое Земли в качестве индикатора при поиске жизни в других местах вселенной».
Второй сценарий еще более перспективен для планет, на которых накапливается окись углерода: фотохимия окружающей среды красных карликов, таких как Проксима Центавра, ближайшая звезда в Солнечной системе, всего в 4,2 световых года от нас. Модели, созданные исследователями, предсказывают, что если планета, вращающаяся вокруг такой звезды, будет населена и богата кислородом, то следует ожидать чрезвычайно высокую концентрацию окиси углерода в диапазоне от сотен частей на миллион до нескольких процентов.
«Учитывая другой астрофизический контекст для этих планет, мы не должны удивляться, если обнаружим микробные биосферы, которые способствуют высоким уровням окиси углерода», - говорит Швитерман. «Тем не менее, это, конечно, не будет дружественным местом для людей или животных, известных на Земли».
В экосистеме Проксима Центавра, а также в экосистемах других красных карликов, каменистые планеты, подобные Земле, уже были обнаружены. Их расположение указывает на то, что на их поверхностях может находиться жидкая вода, которая является важным компонентом жизни. Такие планеты, вероятно, являются объектами будущих наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Вебба, запуск которого в настоящее время запланировано на март 2021 года.
Текущие исследования являются лишь одним из элементов широкого спектра усилий по подготовке этих будущих наблюдений путем каталогизации различных комбинаций атмосферных газов - так называемых биосигнатур, которые могут указывать на существование жизни на экзопланетах. Некоторые газы, такие как окись углерода, ранее назывались сигналами против жизни - индикаторами того, что на данной планете нет жизни, - если они могут быть обнаружены в достаточно высокой концентрации. Однако, как выясняется, такие предположения верны только в конкретных случаях.
Источник: UC Riverside
Научная статья:
http://dx.doi.org/10.3847/1538-4357/ab05e1
