Ученые сообщили, что при изучении атмосферного содержания древней и современной Земли, им удалось выявить конкретные химические комбинации, способные обнаружить биологическую активность в других мирах.
За последние несколько лет исследователи отыскали тысячи планет за пределами нашей системы, некоторые из которых относятся к скалистому типу. Они находятся на правильной удаленности от звезды и могут располагать жидкой водой. Изучение их атмосферы поможет понять, где точно искать жизнь.
С появлением мощных телескопов ученые пытаются определить необходимые для жизни химические вещества. В итоге, даже планета с правильными ингредиентами не дает гарантий, что на ней есть жизнь.
Ученые сосредоточились на нескольких потенциально контролируемых молекулах, вроде метана. Он создается в огромных объемах земными микробами, но также поступает от небиологических источников (вулканы).
Молекулярный кислород сейчас формируется процессом фотосинтеза водорослей, растений и микробов. Однако этот механизм настолько сложный, что есть подозрение, будто он эволюционировал лишь раз на нашей планете. Выходит, полагаясь лишь на одно вещество, можно пойти по ложному следу. Но что, если есть особая смесь молекул, которая могла появиться исключительно в присутствии жизни?
Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи решили проанализировать земную атмосферу в трех этапах ее существования: архей (4-2.5 млрд. лет назад), протерозой (2.5 млрд. – 541 млн. лет назад) и фанерозой (541 млн. – до настоящего времени). В каждый из этих моментов Земля выглядела совершенно иначе.
Когда мы говорим, что ищем планету, похожую, на Землю, то имеем в виду не современный ее вид, а широкий термин, охватывающий разнообразные миры: туманные (архейский), ледяные и бескислородные планеты с микробными экосистемами.
Несмотря на отличия в периодах, все они обладают одной схожей характеристикой – химический дисбаланс в атмосфере. Суть в том, что биологическая активность формирует вещества, которые в противном случае не имеют совместного контакта. К примеру, метан и кислород. Вместе они быстро реагируют и уничтожают друг друга. Но на Земле этих веществ много, потому что живые организмы продолжают их производить.
Если найти систему с равновесием, то это нечто мертвое. А вот необычный дисбаланс намекает на наличие жизни. Об этой идее заговорили в 1960-х гг., но лишь сейчас решили заняться ею в серьез. Недавно исследователи провели моделирование с использованием химического состава каждой атмосферы, чтобы отыскать типичные нарушения. Оказалось, что в момент архея, когда было мало кислорода, присутствовали метан, азот и углекислый газ.
В середине протерозоя заметны кислород, азот и жидкая вода. Даже если присутствовало мало атмосферного кислорода, ученые концентрировались на озоне. Дело в том, что последний (состоит из трех атомов кислорода) создается реакциями с применением биологически произведенного кислорода (находится даже при низких уровнях).
В фанерозое биосигналами послужат кислород с азотом и водой. Некоторые химические комбинации можно будет зафиксировать с будущими телескопами, вроде Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2019 год.