Инопланетные самозванцы: на планетах с кислородом не обязательно есть жизнь

Моделируя в лаборатории атмосферу планет за пределами Солнечной системы, исследователи успешно создали как органические соединения, так и кислород. Результаты служат предостережением для исследователей, предполагающих, что присутствие кислорода и органических веществ в отдаленных мирах свидетельствует о жизни там.

«Наши эксперименты позволили получить кислород и органические молекулы, которые могли бы служить строительными блоками жизни в лаборатории, доказывая, что наличие обоих определенно не указывает на жизнь», - говорит Чао Хе, ученый Университета Джона Хопкинса, отделение Земли и Планетарных наук и первый автор исследования. «Исследователи должны более тщательно рассмотреть, как эти молекулы производятся».

Кислород составляет 20% атмосферы Земли и считается одним из самых надежных биосигнатурных газов в атмосфере планеты. Однако в поисках жизни за пределами солнечной системы мало что известно о том, как различные источники энергии инициируют химические реакции и как эти реакции могут создавать биосигнатуры, такие как кислород. Другие исследователи запускали фотохимические модели на компьютерах, чтобы предсказать, какие атмосферы экзопланет могут быть в состоянии их создать, но до сих пор в лаборатории не проводилось подобных имитаций.

Исследовательская группа выполнила имитационные эксперименты в специально спроектированной камере Planetary HAZE (PHAZER) в лаборатории Сары Хёрст, доцента наук о Земле и планетарных наук и соавтора статьи. Исследователи проверили девять различных газовых смесей, в соответствии с прогнозами для атмосфер экзопланет типа суперземли и мини-нептуна; такие экзопланеты - самый распространенный тип планет в нашей галактике Млечный Путь. Каждая смесь имела определенный состав газов (углекислый газ, вода, аммиак и метан) и каждая нагревалась в диапазоне температур от 80 до 700 градусов по Фаренгейту.

Команда позволила каждой газовой смеси затечь в установку PHAZER, а затем подвергли её воздействию одного из двух типов энергии, имитируя энергию, запускающую химические реакции в атмосферах планет: плазму из тлеющего разряда переменного тока или свет от УФ-лампы. Плазма – более сильный источник энергии, чем ультрафиолетовый свет, и может имитировать электрическую активность, такую как молния, а ультрафиолетовый свет является основным двигателем химических реакций в атмосферах Земли, Сатурна и Плутона.

После непрерывного проведения экспериментов в течение трех дней, что соответствует количеству времени, в течении которого газ подвергается воздействию источников энергии в космосе, исследователи измерили и идентифицировали полученные газы с помощью масс-спектрометра, который сортирует химические вещества по их соотношению массы к заряду.

Исследовательская группа нашла несколько сценариев, которые производили как кислород, так и органические молекулы, которые могли бы создать сахар и аминокислоты - сырье, из которого может начаться жизнь, - такие как формальдегид и цианистый водород.

«Раньше люди полагали, что присутствие кислорода и органических веществ указывает на жизнь, но мы произвели их абиотически в нескольких симуляциях», - говорит Хе. «Это значит, что даже совместное присутствие общепринятых биосигнатур может быть ложно позитивным для жизни».