Десятилетиями астрономы сканировали далекие миры в поисках одного: газов, которые на Земле производят живые организмы. Кислород, метан, углекислый газ — если мы находили их в атмосфере экзопланеты, планета автоматически попадала в список кандидатов на обитаемость.
Но у этого подхода оказался фатальный недостаток. Кислород и метан могут возникать и без всякой жизни. Вулканы, фотохимические реакции, распад молекул под действием излучения — природа умеет создавать эти газы сотнями способов. А отличить биологический сигнал от химического на расстоянии десятков световых лет практически невозможно.
Исследователи из Университета штата Аризона во главе с профессором Сарой Уокер предложили кардинально иной подход. Вместо охоты за конкретными молекулами они разработали метод оценки общей молекулярной сложности атмосферы. Результаты опубликованы на портале препринтов arXiv.
В чем проблема землецентричного подхода
Мы ищем жизнь там, где светло, как на Земле. Это естественно — других примеров у нас нет. Но Вселенная, скорее всего, не обязана повторять наш сценарий.
— За 14 миллиардов лет вряд ли возник лишь один земной рецепт жизни, — напоминают ученые.
Проблема землецентричного подхода не только в ограниченности, но и в практической неразрешимости. Чтобы отличить биогенный кислород от абиогенного, нужно знать слишком много о планете: состав ее недр, вулканическую активность, историю, интенсивность звездного излучения. На расстоянии в сотни световых лет собрать такие данные невозможно.
Нужен был принципиально иной метод, не зависящий от наших земных представлений о том, какой должна быть жизнь.
Индекс инопланетной сложности
Сара Уокер и ее команда предложили опираться не на конкретные молекулы, а на фундаментальную сложность структуры вещества. Их метод получил название «теория сборки».
Идея проста и элегантна: сложные молекулярные структуры, которые требуют множества последовательных шагов для своего формирования, не могут возникать во Вселенной в больших количествах случайно.
Представьте, что вы нашли на пляже идеально обточенный морем камень — это естественный процесс. Но если вы нашли тысячу одинаковых обработанных камней, выложенных в геометрический узор, вы понимаете: здесь поработал разум.
То же самое с молекулами. Если в атмосфере планеты присутствует огромное разнообразие сложных органических молекул, которые теоретически не могли образоваться в таком количестве без целенаправленного синтеза — это и есть признак жизни.
От бинарности к спектру
Новый подход избавляет науку от жесткой бинарной оценки: «жива планета или мертва». Вместо этого телескопы будут присваивать мирам непрерывный индекс сложности.
Представьте спектр:
- На одном конце — абсолютно абиотические скалистые шары с примитивной атмосферой.
- В середине — планеты, где идут сложные химические процессы, возможно, предшествующие жизни.
- На другом конце — миры с богатой биохимией, где сложные молекулы производятся в промышленных масштабах.
Планеты будут выстраиваться в единую шкалу, и даже те, что находятся на ранних стадиях зарождения живой материи, займут свое место, не выпадая из классификации.
Работает уже сегодня
Самое главное преимущество этой концепции — ее практическая применимость прямо сейчас.
Индекс сложности можно рассчитать на основе данных инфракрасной спектроскопии. Именно этот метод активно используют современные космические телескопы, включая «Джеймс Уэбб». Мы уже умеем раскладывать свет от далеких планет на спектры и определять, какие молекулы в них присутствуют.
Нужно лишь перейти от вопроса «есть ли там метан?» к вопросу «насколько сложна общая молекулярная структура этой атмосферы?».
Что это меняет
Если метод заработает в полную силу, астробиология совершит гигантский скачок. Мы перестанем искать «вторую Землю» и начнем искать жизнь как таковую — в любых ее проявлениях, даже самых экзотических.
— Вселенная могла создать совершенно иные формы биохимической жизни, развивавшиеся по неземным сценариям, — подчеркивают исследователи.
И теперь у нас есть инструмент, который может их обнаружить.
Итог
Мы стоим на пороге новой эры в поисках внеземной жизни. Вместо того чтобы тыкать пальцем в небо в надежде найти второй кислород, мы научились измерять сложность. А сложность — это то, что отличает живое от неживого, независимо от того, на какой химической основе оно построено.
Осталось только применить метод к реальным данным. И, возможно, совсем скоро мы получим ответ на главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
Как вам идея оценивать планеты по индексу сложности? Кажется ли она более перспективной, чем охота за конкретными газами? Делитесь мнениями в комментариях!
Читайте также: