Веселящий газ в атмосфере планеты может говорить о наличии жизни
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) предполагают, что в типичном списке химических веществ, которые астробиологи используют для поиска жизни на планетах вокруг других звезд, не хватает кое-чего важного. Веселящего газа.
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.
Редактор: Илья Дочар
Источник: Калифорнийский университет в Риверсайде