Метан может быть более надежным признаком инопланетной жизни
Метан наиболее известен как мощный парниковый газ, но, как утверждает новое исследование, он может быть более надежным признаком жизни за пределами Земли, чем кислород. По мнению исследователей из Калифорнии, обнаружение метана в атмосфере другой планеты можно считать более «убедительным признаком жизни». Метан (CH4) является одним из немногих потенциальных признаков жизни или «биосигнатур», которые можно легко обнаружить с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). JWST может обнаруживать различные длины волн инфракрасного излучения, которые указывают на наличие таких химических веществ, как вода и метан, в атмосфере «экзопланет» - планет за пределами нашей Солнечной системы, сообащет Daily Mail.
JWST может помочь определить, поступает ли метан из биологического источника (живого организма) или из небиологического источника (например, вулкана) на экзопланете. Новое исследование было проведено исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Круз при поддержке НАСА. «О кислороде часто говорят как об одной из лучших биосигнатур, но его, вероятно, будет трудно обнаружить с помощью JWST», - сказала Мэгги Томпсон, аспирант кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC) и ведущий автор нового исследования. изучать. Метан наиболее сильно поглощает в ближнем инфракрасном диапазоне красных длин волн (1-3 мкм), где JWST наиболее чувствителен.
На нашей планете вещество мантии Земли (ее слой, ограниченный снизу ядром, а сверху корой) связывается с атмосферным кислородом, вытягивая его из атмосферы. Если существуют другие каменистые планеты с аналогичными процессами, то, следовательно, в их атмосфере может быть не так много обнаруживаемого кислорода, но все же на них может быть какая-то биологическая жизнь. Это одна из причин, по которой планетологи вместо этого сосредотачиваются на метане при поиске жизни на других планетах. Метан, мощный парниковый газ, известен своим присутствием в отрыжке и испражнениях, особенно крупного рогатого скота. На Земле метан также образуется в результате бактериального разложения растительного вещества под водными вулканами и жерлами на дне океана.
Исследователи называют метан «биосигнатурой» - элементом, указывающим на прошлую или настоящую жизнь. По их словам, метан потенциально является единственным биосигнатурным газом, который можно обнаружить в атмосферах каменистых планет с помощью JWST. Хотя небиологические процессы также могут генерировать метан, считается, что биологическая деятельность может быть источником метана в атмосфере каменистой планеты, если отмечены определенные химические и биологические поля. Несмотря на некоторые предыдущие исследования биосигнатур метана, не было актуальной оценки планетарных условий, необходимых для того, чтобы метан был биосигнатурой. «Мы хотели предоставить основу для интерпретации наблюдений, поэтому, если мы видим каменистую планету с метаном, мы знаем, какие еще наблюдения необходимы, чтобы она была убедительной биосигнатурой», - сказал Томпсон.
Для исследования команда изучила различные небиологические источники метана, которые наблюдаются на Земле - вулканы, реакции в срединно-океанических хребтах, гидротермальные жерла, зоны тектонической субдукции и удары комет или астероидов. Для каждого источника метана команда оценила их потенциал для поддержания богатой метаном атмосферы на каменистой планете. Поскольку фотохимические реакции (инициированные поглощением энергии света) разрушают атмосферный метан, его необходимо постоянно пополнять, чтобы поддерживать высокие уровни. «Если вы обнаружите много метана на каменистой планете, вам, как правило, понадобится массивный источник, чтобы объяснить это», - сказал соавтор исследования Джошуа Криссансен-Тоттон из UCSC. «Мы знаем, что биологическая деятельность создает большое количество метана на Земле, и, вероятно, это происходило и на ранней Земле, потому что производство метана - довольно простая вещь для метаболического процесса».
Однако небиологические источники не смогли бы произвести такое количество метана, если бы также не было обнаружено присутствие других газов и, в свою очередь, их принадлежность к небиологическим источникам. Например, выделение газа из вулкана (небиологического источника) добавит в атмосферу как метан, так и угарный газ; и наоборот, биологическая активность имеет тенденцию легко потреблять монооксид углерода. В целом, исследователи обнаружили, что небиологические процессы не могут легко создать пригодную для жизни атмосферу планеты, богатую как метаном, так и двуокисью углерода (CO2) и практически не содержащую окиси углерода. По этой причине атмосферный метан с большей вероятностью будет считаться явным признаком жизни на каменистой планете, если в атмосфере также содержится CO2 и если метана больше, чем монооксида углерода.
«Чтобы определить, есть ли жизнь на планете, вы должны учитывать ее геохимию, то, как она взаимодействует со своей звездой, и многие процессы, которые могут повлиять на атмосферу планеты в геологических временных масштабах», - сказал Томпсон. В исследовании также рассматриваются различные возможности «ложноположительных результатов» - результатов, которые могут неверно указывать на инопланетную жизнь, - и даются рекомендации по оценке биосигнатур метана. «Есть две вещи, которые могут пойти не так: вы можете неправильно истолковать что-то как биосигнатуру и получить ложноположительный результат, или вы можете пропустить что-то, что является настоящей биосигнатурой», - сказала Криссансен-Тоттон. «В этой статье мы хотели разработать основу, которая поможет избежать обеих потенциальных ошибок с метаном».
Он добавил, что предстоит еще много работы, чтобы полностью понять любые будущие обнаружения метана. «Это исследование сосредоточено на наиболее очевидных ложных срабатываниях метана как биосигнатуры», - сказал он. «Атмосферы каменистых экзопланет, вероятно, удивят нас, и нам нужно быть осторожными в наших интерпретациях. «Будущая работа должна попытаться предвидеть и количественно определить более необычные механизмы небиологического производства метана». Исследование было опубликовано сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences.
