Новое исследование резко сужает поиск разумной жизни во Вселенной

В новом исследовании команда под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) обнаружила, что накопление токсичных газов в атмосферах большинства планет делает их непригодными для той жизни, какой мы ее знаем.

Традиционно, большая часть поисков внеземной жизни сосредоточена на обитаемой зоне, определяемой как диапазон расстояний от звезды, достаточно теплой, чтобы на поверхности планеты могла существовать жидкая вода. Это описание подходит для основных одноклеточных микробов, но не для сложных существ, например, животных, которые включают в себя все: от простых губок до людей.

Работа группы, опубликованная сегодня в The Astrophysical Journal, показывает, что учет прогнозируемых уровней определенных токсичных газов сужает безопасную зону для сложной жизни как минимум вдвое, а в некоторых случаях полностью ее устраняет.

«Это первый раз, когда считается, что физиологические пределы жизни на Земле предсказывают распространение сложной жизни в других местах Вселенной», - считает Тимоти Лайонс, один из соавторов исследования, профессор биогеохимии на кафедре UCR науки о Земле и планетах, а также директор Центра астробиологии альтернативных земель, который спонсировал этот проект.

«Представьте себе «обитаемую зону для сложной жизни», определяемую как безопасную зону, в которой было бы правдоподобно поддерживать богатые экосистемы, как те, которые мы находим сегодня на Земле», - поясняет Лайонс. «Наши результаты показывают, что сложные экосистемы, подобные нашей, не могут существовать в большинстве районов обитаемой зоны».

Используя компьютерные модели для изучения атмосферного климата и фотохимии на различных планетах, команда сначала рассмотрела диоксид углерода. Любой аквалангист знает, что слишком много этого газа в организме будет смертельно опасным. Но планеты, находящиеся слишком далеко от своей звезды, нуждаются в углекислом газе для поддержания температуры выше нуля.

«Для поддержания воды в жидком состоянии на внешнем краю обычной обитаемой зоны планете понадобится в десятки тысяч раз больше углекислого газа, чем у Земли сегодня», сказал Эдвард Швитерман, ведущий автор исследования. «Это намного выше уровней, которые токсичны для жизни человека и животных на Земле».

Новое исследование делает вывод, что токсичность углекислого газа ограничивает жизнь простого животного до более чем половины традиционной обитаемой зоны. Для людей и других животных более высокого порядка, безопасная зона сокращается до менее чем одной трети этой области.

Более того, для некоторых звезд вообще не существует безопасной зоны, включая двух ближайших соседей Солнца, Проксиму Центавра и TRAPPIST-1. Тип и интенсивность ультрафиолетового излучения этих холодных и тусклых звезд могут привести к высоким концентрациям окиси углерода, еще одного смертельного газа. Угарный газ связывается с гемоглобином в крови животных. Даже небольшое его количество может привести к гибели клеток организма из-за недостатка кислорода.

Окись углерода не может накапливаться на Земле, потому что наше горячее и яркое Солнце вызывает химические реакции в атмосфере, быстро его разрушающие. Хотя недавно группа пришла к выводу, что микробные биосферы могут процветать на планете с избытком окиси углерода, но Швитерман подчеркнул, что «это определенно не будет подходящим местом для подходящей нам жизни людей или животных».

Ученые подтвердили, что около 4000 планет вращаются вокруг других звезд, кроме Солнца, но ни одну из них не удастся посетить. Они просто слишком далеко. Ближайшая - это Проксима Центавра b к которой придется лететь 54 400 лет. Использование телескопов для обнаружения содержания определенных газов в атмосфере - один из единственных способов изучения экзопланет.

«Наши открытия дают способ решить, какую из этих бесчисленных планет мы должны наблюдать более подробно», - сказал Кристофер Рейнхард, соавтор этого исследования. «Мы могли бы идентифицировать пригодные для обитания планеты с слишком высокими уровнями содержания углекислого газа или угарного газа, чтобы поддерживать сложную жизнь».

За исключением Земли, ни одна планета в Солнечной системе не содержит жизни, которую можно охарактеризовать на расстоянии. По словам Швитермана, если жизнь существует где-то еще в Солнечной системе, она находится глубоко под скалистой или ледяной поверхностью. Таким образом, экзопланеты наша лучшая надежда на поиск обитаемых миров, более похожих на наш.

«Я думаю, что демонстрация того, насколько редкой и особенной является наша планета, только усиливает необходимость ее защиты», - сказал Швитерман. «Насколько нам известно, Земля - единственная планета во Вселенной, которая может поддерживать человеческую жизнь».