Ученым удалось отыскать десятки пригодных для жизни планет за пределами Солнечной системы и многие другие ожидают своего обнаружения. Но есть ли кто-нибудь и как найти жизнь за пределами Земли?
Охота на жизнь в мирах, которые нельзя посетить, начинается с поиска биологических продуктов в атмосферных слоях. Эти отпечатки именуют биосигналами. Их планируют фиксировать телескопами следующего поколения, которые измеряют состав газов вокруг планет.
Это сложный процесс, так как биосигналы, основанные на единичных измерениях атмосферных газов, могут вводить в заблуждение. Чтобы дополнить маркеры, решили создать первую количественную структуру для динамических биосигналов на основе сезонных изменений в земной атмосфере.
Земля вращается вокруг Солнца, а наклоненная ось делает так, что разные территории получают больше лучей в различное время года. Наиболее заметными признаками выступают погодные изменения и длительность дней. Однако есть влияние и на атмосферный состав. К примеру, в северном полушарии (содержит большую часть растительности) рост растений летом приводит к более низким уровням углекислого газа в атмосфере. Обратное повторяется для кислорода.
Атмосферная сезонность – многообещающий биосигнал, так как может повторяться и в чужих обитаемых мирах. Намек на жизнь, основанной на сезонность, не требует детального понимания чужой биохимии, потому что возникает как биологический ответ на сезонные изменения в окружающей среде, а не как следствие определенной биологической активности, способной быть уникальной для Земли. К тому же, крайне эллиптические орбиты, а не осевой наклон, могут приводить к сезонности на экзопланетах, расширяя диапазон целей.
В исследовании идентифицировали возможности и подводные камни, связанные с характеристикой сезонного формирования и разрушения кислорода, углекислого газа, метана и их выявление с помощью спектроскопии. Также моделировали колебания атмосферного кислорода на жизнестойкой планете с низким содержанием кислорода, как это было миллиарды лет назад. Оказалось, что озон будет более легко измеримым маркером сезонной изменчивости кислорода.
Проблему вызывают ложные сигналы, которые вообще не относятся к жизни. Дело в том, что кислород и метан – многообещающие биосигналы, но они могут формироваться различными способами и без участия живых организмов. Потенциально мощный метод поиска – анализ атмосфер, чтобы фиксировать изменения в биосигналах в течение года. Особенно интересна перспектива характеристики колебания кислорода на ранних уровнях, которые ожидают найти на древней версии Земли.