Химические соединения в атмосфере планеты, которые могут указывать на жизнь, называют биосигнатурами.  Обычно они включают газы, в изобилии присутствующие сегодня в атмосфере Земли. 

"Было много размышлений о кислороде и метане как о биосигнатурах. Меньшее количество исследователей серьезно рассматривало закись азота (N₂O, также веселящий газ - прим. ред.), но мы думаем, что это может быть ошибкой", — говорит Эдди Швитерман, астробиолог UCR. 

Чтобы прийти к такому решению, Швитерман и возглавляемая им группа исследователей, определили, сколько закиси азота могут производить живые существа на планете, похожей на Землю. Затем они создали модели, имитирующие такую планету на орбитах вокруг различных типов звезд, и определили количество N₂O, которое может быть обнаружено, например, телескопом Джеймс Уэбб.

"В такой звездной системе, как TRAPPIST-1, ближайшей и лучшей системе для наблюдения за атмосферами каменистых планет, вы потенциально можете обнаружить закись азота на уровне, сравнимом с CO₂ или метаном", — объясняет Швитерман. 

Есть несколько способов, которыми живые существа могут создавать N₂O. Микроорганизмы постоянно преобразуют другие соединения азота в закись азота. Это метаболический процесс, который может давать полезную клеточную энергию.

"Жизнь производит отходы азота, которые некоторые микроорганизмы превращают в нитраты. В аквариуме эти нитраты накапливаются, поэтому вам нужно менять воду, — говорит Швитерман. — Однако при правильных условиях в океане некоторые бактерии могут превращать эти нитраты в N₂O. Затем газ просачивается в атмосферу".

При этом, иногда закись азота обнаруженная в атмосфере, не указывает на наличие жизни на планете. Команда Швитермана учла такие сценарии при моделировании. Например, небольшое количество закиси азота создается при ударе молнии. Но наряду с N₂O молния также создает диоксид азота, что может намекнуть астробиологам, что источником газа стала погода или геологические процессы.

С другой стороны, ученые считающие N₂O биосигнатурным газом, часто приходят к выводу, что его будет трудно обнаружить с такого большого расстояния. По мнению Швитермана, этот вывод основан на сегодняшних концентрациях закиси азота в атмосфере Земли. Поскольку на нашей планете, изобилующей жизнью, этого газа не так много, некоторые считают, что его будет также трудно обнаружить где-либо еще.

"Этот вывод не учитывает периоды в истории Земли, когда условия в океане способствовали гораздо большему биологическому выбросу N₂O. Те периоды могут отражать сегодняшнее состояние экзопланеты", — говорит Швитерман. 

Ученый считает, что обычные звезды, такие как карлики классов K и M, производят световой спектр, который менее эффективен для разрушения молекулы закиси азота, чем наше Солнце. Сочетание этих двух эффектов может значительно увеличить прогнозируемое количество искомого газа в обитаемом мире. 

Исследовательская группа считает, что для астробиологов настало время рассмотреть альтернативные биосигнатурные газы, такие как  N₂O, потому что телескоп Джеймс Уэбб вскоре может начать отправлять информацию об атмосферах каменистых, похожих на Землю, планет в системе TRAPPIST-1. 

"Мы хотели выдвинуть эту идею, чтобы показать, что возможно мы найдем этот биосигнатурный газ, если будем его искать", — подчеркнул Швитерман. 

Статья опубликована в Astrophysical Journal.