Астрономы предполагали ранее, что сосредоточение угарного газа (монооксида углерода) в атмосфере планеты — признак отсутствия жизни. Исследование, проведённое в Калифорнийском университете в Риверсайде (University of California, Riverside), показывает обратное: найденный на других планетах угарный газ может свидетельствовать о мире, изобилующем простыми формами жизни.
«Запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба позволит астрономам через два года проанализировать атмосферу некоторых скалистых экзопланет, — говорит ведущий автор исследования Эдвард Швитерман (Edward Schwieterman). — Было бы обидно упустить из виду населённую живыми существами область из-за того, что мы не рассмотрели все возможности”.
В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, Швитерман и его коллеги использовали компьютерные модели химического состава биосферы и атмосферы, чтобы определить развитие двух сценариев, если угарный газ будет накапливаться в атмосфере планет, на которых есть жизнь.
Первый сценарий имеет аналог в глубоком прошлом нашей планеты. На современном этапе существования Земли атмосфера богата кислородом. Угарный газ не может накапливаться, поскольку разрушается в результате химических реакций. Но 3 миллиарда лет назад мир был совершенно другим. Океаны уже были наполнены микробной формой жизни, но в атмосфере почти не было кислорода, а свет солнца был тусклее.
Модели показывают, что древняя версия Земли, населённой живыми существами, могла поддерживать уровень угарного газа примерно в 100 миллионных долей, на несколько порядков больше, чем миллиардные доли газа в сегодняшней атмосфере.
«Это означает, что мы можем ожидать высокое содержание угарного газа в атмосфере обитаемых, но с небольшим содержанием кислорода в атмосфере, экзопланет, вращающихся вокруг звёзд, похожих на наше Солнце, — говорит Тимоти Лионс (Timothy Lyons), соавтор работы. — Это идеальный пример, поскольку для целей нашей группы можно использовать прошлое Земли как ориентир, чтобы найти жизнь в других областях Вселенной».
Второй сценарий ещё более благоприятен для накопления угарного газа. В нём рассматриваются фотохимические процессы вокруг карликовых звёзд. Например, учёные рассмотрели Проксиму Центавра, ближайшую к нашему Солнцу звезду, находящуюся на расстоянии 4,2 световых лет. Модель предполагает, что если на планете возле такой звезды будут найдены жизнь и кислород, то можно ожидать, что содержание угарного газа будет чрезвычайно высоким от сотен долей на миллион до нескольких процентов.
«Учитывая различный астрофизический контекст этих планет, нас не должно удивлять, что мы можем там найти микробные биосферы, способствующие высокому содержанию угарного газа, — говорит Швитерман. — Однако, это не лучшее место для жизни человека или животных».
В зоне, предположительно пригодной для жизни вокруг Проксимы Центавра, обнаружены скалистые планеты, размером с Землю. Они могут содержать жидкую воду, необходимую для жизни. Такие планеты, скорее всего, станут объектом для дальнейшего изучения с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на март 2021 года.
Данная работа является одной из составляющих более широкого направления исследований для подготовки будущих миссий, каталогизации различных сочетаний атмосферных газов, которые могут свидетельствовать о наличии жизни, так называемых газов-биоподписей. Некоторые газы, такие как угарный, ранее предлагались в качестве антибиоподписи. То есть, как свидетельство, что на планете нет жизни, если они найдены в достаточно большом объёме. Но такое предположение применимо только в отдельных случаях.
«Несмотря на то, что в рамках других исследований проводилось моделирование фотохимических процессов на экзопланетах, включавшее угарный газ, никто не уделял внимания угарному газу на экзопланетах, подобных Земле, — говорит Швитерман. — Теперь у нас есть, чем руководствоваться для определения, какой уровень угарного газа совместим с биосферой, где возможен фотосинтез».
