20.09.2012

Критерии поиска внеземной жизни сузились до одной позиции – кислорода

Критерии поиска внеземной жизни сузились до одной позиции – кислорода, так как большие количества метана могут генерироваться в планетных атмосферах в результате метеоритных бомбардировок, установили планетологи. Подход, основанный на метан-кислородном мониторинге экзопланетных атмосфер, по всей видимости, ждет основательная ревизия.

Орбиты многих обнаруженных экзопланет, каталог которых насчитывает уже сотни позиций, лежат в пределах так называемой зоны обитаемости – области вокруг звезды, определяемой из расчёта, что условия на поверхности находящихся в ней планет (речь идет прежде всего об оптимальных режимах инсоляции, обеспечивающих наличие воды или других растворителей в жидком состоянии) благоприятны для развития и поддержания жизни.

Именно такие экзопланеты представляют особый интерес для тех, кто ищет потенциально обитаемые миры за пределами Солнечной системы, а также, пусть и в очень отдаленной перспективе, миры, благоприятные для будущей колонизации людьми.

В контексте такого поиска первым делом необходимо решить проблему наблюдательных критериев, которым должна удовлетворять потенциально обитаемая экзопланета, или, в более мягкой формулировке, внесолнечная планета, потенциально пригодная для жизни.

И таких критериев, позволяющих отличить «живые» миры, удаленные от нас на десятки, сотни и тысячи световых лет, от «неживых», предложено до сих пор довольно мало.

Некоторые из них, как, например, специфичные режимы отражения звездного света от поверхности экзопланет, покрытых океанами и растительностью, довольно остроумны, но чересчур привязаны к «земным» представлениям о том, как может выглядеть обитаемая планета. «Земным шовинизмом» страдает и другой, пусть и более четкий критерий мониторинга экзопланет на предмет наличия жизни – спектроскопический, который, по большому счету, остается пока единственным надежным способом дистанционного поиска обитаемых миров.

Признаком наличия на экзопланете жизни могут быть определенные химические соединения и их комбинации, присутствующие в составе ее атмосферы. Номенклатура таких соединений активно обсуждается, но особым разнообразием она тоже пока не отличается, ограничиваясь всего двумя позициями – кислородом и метаном.

Считается, что в атмосфере «мертвых» скальных планет такой химически активный элемент как кислород не может существовать долго в несвязанной свободной форме.

Поэтому присутствие сильных линий кислорода в данных спектроскопического анализа может стать сильным аргументом в пользу существования на экзопланете кислород-зависимых форм жизни.

То же самое относится и к другому продукту жизнедеятельности – метану, хотя источником поступления этого газа в атмосферу может быть и вулканическая активность, а также химические реакции с участием воды, углекислого газа и определенного класса минералов.

Похоже, что теперь, после статьи планетологов Ричарда Курта и его коллеги Марка Сефтона из Имперского колледжа Лондона, опубликованной в журнале Planetary and Space Science, метан будет также исключен из списка более-менее надежных маркеров органической активности на отдаленных планетных мирах, так как источником его поступления в атмосферу, как установили авторы, могут быть не живые существа, а углеродсодержащие микрометероиды, бомбардирующие планеты в звездных системах с развитыми пылевыми дисками.

Чтобы оценить количество метана, генерируемого в процессе теплового разрушения и взаимодействия метероидного вещества с атмосферными газами, авторы смоделировали условия, существовашие на ранних стадиях эволюции Земли и Марса от 4,1 до 3,8 млрд лет назад в период так называемой Поздней тяжелой бомбардировки.

Так, если масса ежегодно выпадающих на Землю и Марс микрометеоритов составляет сейчас примерно 40 и 12 тысяч тонн соответственно, в эпоху Поздней тяжелой бомбардировки эти цифры были больше от 1000 до 10000 раз.

Как показали расчеты, в общей сложности за этот период, длившийся примерно 100 млн лет, на Землю и Марс выпало соответственно 33 и 1,7 миллиарда тонн микрометеоритов.

В молодых планетных системах и звездных системах с развитыми пылевыми дисками подобные метероидные бомбардировки должны быть делом обычным, и даже самая консервативная экстраполяция на экзопланеты данных по Земле и Марсу говорит о том, что концентрации атмосферного метана, выделяющегося в результате таких эпизодов, оказывается вполне достаточной, чтобы считать эти планеты «обитаемыми», хотя на самом деле метан, присутствующий в их атмосферах, совсем не органического происхождения.

Впрочем, метероидная теория происхождения метана может оказаться вовсе не единственной, так как повышенные сезонные концентрации метана, уже 40 лет наблюдаемые в атмосфере Марса, никак нельзя объяснить ни метероидной активностью, ни деятельностью живых существ, которые на Марсе пока не обнаружены.

Авторы подчеркивает, что экстраполяция данных по Земле и Марсу на другие планеты основана на допущении, что химический состав и плотность метероидных потоков в Солнечной системе сходны с составом и плотностью пылевых дисков, «расчищаемых» экзопланетами.

Но это допущение вполне логично, так как на данный момент «поиск внеземной жизни ограничен критериями сходства звездной системы с Солнечной» – единственного места, где жизнь точно существует, справедливо отмечают они.

Если эти выводы верны, то окно критериев в поиске обитаемых экзопланет суживается еще больше.

Так, если метан уже нельзя считать надежным признаком внеземной жизненной активности, то в списке инопланетных биомаркеров остается, по сути, всего одна позиция – кислород.

Заметим, что расширение это списка, учитывая огромное количество простейшей и уже довольно продвинутой (вплоть до аминокислот) органики, генерируемой и накапливаемой в пылевых дисках, а затем «оседающей» на скальных планетах, уже представляет собой весьма нетривиальную задачу, что еще больше осложняет дистанционные поиски обитаемых миров.

На будущее астрономы планировали два мощных инструмента для поиска и изучения внесолнечных планет: это «Дарвин» – орбитальная группировка Европейского космического агентства из системы инфракрасных телескопов для непосредственного наблюдения экзопланет и поиска жизни на них, а также «Детектор планет земного типа» – проектируемый космический телескоп NASA, способный исследовать окрестности других звёзд в поисках планет, схожих с планетами земной группы. Однако в настоящее время эти проекты свернуты из-за отсутствия финансирования.

Дмитрий Малянов

Источники:

1. Газета.Ru