Угарный газ поможет обнаружить внеземную жизнь

Астрономы предполагали, что накопление окиси углерода в атмосфере планеты - верный признак безжизненности. Теперь исследовательская группа из Калифорнийского университета в Риверсайде утверждает обратное: небесные детекторы окиси углерода могут фактически сообщить о далеком мире, изобилующем простыми формами жизни.

«С запуском космического телескопа Джеймса Уэбба через 2 года астрономы смогут анализировать атмосферы некоторых скалистых экзопланет», - сказал Эдвард Швитерман, ведущий автор исследования и научный сотрудник НАСА в Отделе наук о Земле. «Было бы стыдно упускать из виду обитаемый мир, потому что мы не учитываем все возможности».

В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, команда Швитермана использовала компьютерные модели химии в биосфере и атмосфере, чтобы проверить два интригующих сценария, в которых угарный газ легко накапливается в атмосферах планет.

Ответы по первому сценарию команда нашла в глубоком прошлом нашей планеты. На современной, богатой кислородом Земле окись углерода не может накапливаться, потому что газ быстро разрушается химическими реакциями в атмосфере. Но 3 миллиарда лет назад наш мир был совсем другим. Океаны кишели микробной жизнью, но атмосфера была почти лишена кислорода, а Солнце было намного тусклее.

Модели команды показывают, что эта древняя версия обитаемой Земли могла поддерживать уровень содержания оксида углерода примерно в 100 частях на миллион - на несколько порядков больше, чем 1 часть на миллиард в атмосфере сегодня.

«Это означает, что можно ожидать высокое содержание окиси углерода в атмосфере обитаемых, но бедных кислородом экзопланет, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу», - сказал Тимоти Лайонс, один из соавторов исследования, профессор биогеохимии в Отделе наук о Земле и директор Центра астробиологии UCR Альтернативные Земли. «Это прекрасный пример как наша команда использует прошлое Земли в качестве ориентира в поисках жизни в других местах Вселенной».

Второй сценарий еще более благоприятен для накопления окиси углерода: фотохимия вокруг красных карликов, таких как Проксима Центавра, ближайшая к нашему Солнцу звезда на расстоянии 4,2 световых года. Модели команды предсказывают, что если планета вокруг такой звезды будет населена и богата кислородом, то можно ожидать, что содержание угарного газа будет чрезвычайно высоким - от сотен частей на миллион до нескольких процентов.

«Учитывая различную астрофизическую ситуацию для этих планет, мы не должны удивляться, обнаружив микробные биосферы, способствующие высоким уровням окиси углерода», - сказал Швитерман. «Тем не менее, они не будут подходить для жизни людей или животных, каких мы знаем на Земле».

Каменистые планеты размером с Землю были обнаружены на орбите в обитаемой зоне Проксима Центавра и других подобных звезд, что означает, что они могут содержать жидкую воду - важный компонент для жизни. Такие планеты будут целями для дальнейшего описания космическим телескопом Джеймса Вебба, запуск которого запланирован на март 2021 года.

Это исследование является одним из многих предпринимаемых усилий по подготовке к этим будущим миссиям путем каталогизации различных комбинаций атмосферных газов, которые могут свидетельствовать о обитаемости мира - биосигнатурных газах. Некоторые газы, такие как окись углерода, ранее были предложены как «антибиосигнатуры» - свидетельство того, что планета не заселена.

«Хотя в других исследованиях выполнялось фотохимическое моделирование экзопланет, которое включает в себя окись углерода, никто не фокусировал свое внимание на угарном газе на экзопланетах, подобных Земле, таким систематическим образом», - сказал Швитерман. «Теперь мы можем определить, какие уровни окиси углерода совместимы с фотосинтетической биосферой».