|
Поиск инопланетного кислорода усложнился
|
|
|
|
До сих пор кислород был самым важным газом в наших поисках жизни в космосе. На Земле мы имеем его в изобилии, потому что он производится путем биологического синтеза. Но на других планетах это может быть не так, поэтому, даже если мы обнаружим очень четкий сигнал о высоком содержании кислорода в атмосфере экзопланеты, это не может быть явным признаком того, что там существует жизнь. Новая статья Маргарет Теркотт Сиви и группы исследователей из таких учреждений, как Центр космических полетов имени Годдарда НАСА и Университет Джона Хопкинса, доступная в предварительном виде на arXiv, добавляет дополнительный контекст к тому, что еще может происходить в этих атмосферах. В частности, они отмечают, что наличие даже небольшого количества водяного пара может существенно повлиять на то, будет ли безжизненная скала похожа на живой, процветающий мир.
|
|
|
|
Частично на создание этой новой статьи их вдохновила новаторская статья, опубликованная еще в 2015 году Питером Гао и его коллегами в журнале Astrophysical Journal. В нем они описывают, как на иссушенных планетах, вращающихся вокруг карликовых звезд класса M, может быть чрезвычайно высокое содержание кислорода в атмосфере, даже сравнимое с земным, несмотря на то, что оно создается в результате полностью абиотических процессов. Это важно для астробиологов по нескольким причинам. M-карликовые звезды - это наиболее распространенные типы звезд в галактике, а также самые простые в поиске экзопланеты. Атмосфера многих из их планет, по-видимому, также состоит в основном из углекислого газа, что является еще одним важным компонентом в цепочке производства кислорода.
|
|
|
|
|
|
|
Согласно статье, опубликованной в 2015 году, интенсивное ультрафиолетовое излучение звезды планеты может расщеплять молекулы углекислого газа на монооксид углерода и кислород с помощью процесса, называемого фотолизом. Этот процесс в конечном итоге привел бы к созданию атмосферы, которая подозрительно похожа на биологическую, но на самом деле полностью абиотична.
|
|
|
|
Затем мы переходим к другой любимой молекуле астробиологов — воде. Мисс Сиви и ее команда хотели посмотреть, что произойдет, если они проведут тот же процесс, что и в статье 2015 года, но также учтут различные уровни содержания водяного пара в атмосфере. Они использовали сложную фотохимико-климатическую модель под названием "Атмосфера", чтобы смоделировать каменистую планету размером с Марс с атмосферой CO2 в 1 бар, вращающуюся вокруг звезды-карлика M, но варьировали количество водяного пара в атмосфере планеты.
|
|
|
|
При различных уровнях воды, которые они тестировали, максимальное содержание кислорода в этих сценариях составляло всего 2,7% — всего около 10% от уровня, о котором сообщалось в статье 2015 года, и, аналогично, от того, что было обнаружено на Земле. Химический механизм такого снижения содержания кислорода хорошо изучен. Тот же ультрафиолетовый свет, который расщепляет молекулы CO2, расщепляет и воду, в результате чего образуются свободный водород и гидроксильный радикал (OH). Эти радикалы OH действуют как катализатор взаимодействия с атомарным кислородом и монооксидом углерода, преобразуя его обратно в CO2, тем самым снижая общий уровень свободного кислорода.
|
|
|
|
В конечном счете, при таком протекании процесса кислород никогда не получает возможности накапливаться в атмосфере, что делает сценарий, при котором в атмосфере присутствует высокий процент как водяного пара, так и кислорода, скорее "неопровержимым доказательством" какого-то биологического процесса, чем абиотического. У нас уже есть хорошая модель того, как это могло бы выглядеть, поскольку сама Земля является тому примером.
|
|
|
|
По мере того как новые астробиологические миссии, такие как обсерватория обитаемых миров и телескопы LIFE telescopes, начинают набирать обороты, все больше таких работ, основанных на моделях, описывающих то, на что, по мнению ученых, им следует обратить внимание, приобретают решающее значение. Важным выводом из этого исследования является то, что нам нужно изучить всю атмосферу экзопланеты целиком — понимание того, есть ли в атмосфере водяной пар и кислород, поможет определить, является ли планета иссушенным ложноположительным объектом или потенциально интересным объектом с пышной растительностью. В конечном счете, подобная работа немного приближает нас к тому, чтобы, когда мы наконец обнаружим жизнь в космосе, мы могли быть уверены, что это действительно так.
|
|
|
|
Источник
|
