Дали токсичните газове правят по-малко напредналия извънземен живот?

Концепцията на художника за 7-те известни планети с размер на Земята в системата TRAPPIST-1. Три от тези планети са в обитаемата зона, но все още не знаем какви газове са в атмосферата на планетите. Изображение чрез R. Hurt / NASA / JPL-Caltech / UC Riverside.

Колко често е животът във Вселената? Все още не знаем отговора, но продължаващите изследвания изглежда предполагат, че там трябва да има много планети (и луни), способни да поддържат някаква форма на биология. Но какво ще кажете за напредналия живот, в частност? Ново проучване предполага, че броят на световете с по-силно развити сложни форми на живот може да е по-малък, отколкото някои хора се надяват.

Концентрираните резултати са от изследователи от Университета на Калифорния Ривърсайд (UCR) и показват, че много планети могат да имат натрупване на токсични газове в атмосферата си, което би затруднило развитието на по-напреднал живот. Тези резултати бяха публикувани в The Astrophysical Journal на 10 юни 2019 г.

Според Тимоти Лайънс, биогеохимик в UCR:

Това е първият път, когато се счита, че физиологичните граници на живота на Земята предсказват разпределението на сложния живот другаде във Вселената.

Изследването има последици за "обитаемата зона", региона около звезда, където температурите могат да позволят на течната вода да съществува на повърхността на скалиста планета. Високите нива на токсични газове могат да стесняват тази зона или дори да я елиминират в някои случаи. Както обясни Лионс:

Представете си „обитаема зона за сложен живот“, определена като безопасна зона, където би било правдоподобно да се поддържат богати екосистеми, каквито откриваме днес на Земята. Нашите резултати показват, че сложни екосистеми като нашата не могат да съществуват в повечето региони на обитаемата зона, както традиционно са дефинирани.

Диаграма, изобразяваща границите на традиционната обитаема зона, заедно със звездни типове и някои известни примери на екзопланети. Изображение чрез Честър Харман / Уикипедия / CC BY-SA 4.0.

Изследователите използвали компютърни модели за изследване на атмосферния климат и фотохимията в различни планетарни условия. Един от най-силно опасните газове е въглеродният диоксид. Планетите далеч от своята звезда - включително Земята - се нуждаят от нея, за да поддържат температури над замръзване, тъй като това е страхотен парников газ.

Но има улов за планети, по-далеч от техните звезди, отколкото Земята. Те ще се нуждаят от повече въглероден диоксид, за да поддържат температурите топли, но твърде много от газа може да бъде смъртоносен за по-напреднали форми на живот, като животни и хора. Както Едуард Швитерман, водещият автор на проучването, отбелязва:

За да поддържа течна вода на външния ръб на обичайната обитаема зона, на планетата ще са необходими десетки хиляди пъти повече въглероден диоксид, отколкото Земята днес. Това е далеч над нивата, за които се знае, че са токсични за човешкия и животинския живот на Земята.

За по-опростен живот на животните този вид въглероден диоксид може да свие традиционната обитаема зона до около половината. За по-еволюирали животни или хора обитаемата зона е намалена до по-малко от една трета.

Концепцията на художника за Kepler-186f, първата екзопланета с размер на Земята, открита на орбита в обитаемата зона на нейната звезда. Такива светове може да са в състояние да поддържат живота, но токсичните газове могат да ограничат доколко този живот може да се развива. Изображение чрез NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech / Астрономия.

Друг смъртоносен газ е въглеродният окис. Няма много на Земята, защото слънцето създава химически реакции в атмосферата, които го унищожават. Но за някои планети, които обикалят около червените звезди джуджета - по-малки и по-хладни от слънцето - интензивното ултравиолетово лъчение може да създаде токсични нива на въглероден окис в атмосферата им. Както каза Швитерман:

Това със сигурност не биха били добри места за живота на хората или животните, както го познаваме на Земята.

Същите изследователи обаче отбелязаха по-рано, че животът на микроб може да се окаже добре в такава среда.

И така, как можем да определим кои екзопланети могат да бъдат подходящи за живот и кои от тях вероятно не, поради фактори като токсични газове? Единственият начин да направите това в момента е да изследвате дистанционно атмосферата си с телескопи. Както казва Кристофър Райнхард, друг съавтор на новата книга:

Нашите открития предоставят един начин да решим коя от тези безброй планети трябва да наблюдаваме по-подробно. Бихме могли да идентифицираме обитаеми иначе планети с нива на въглероден диоксид или въглероден окис, които вероятно са твърде високи, за да поддържат сложния живот.

Както може да се очаква, най-лесният вид за откриване би бил този, който живее на повърхността на планетата и променя нейната атмосфера, както на Земята. Ако една планета има живот само в подземната повърхност (какъвто е случаят с Марс или океански луни като Европа и Енцелад), това би било много по-трудно да се намери, особено от много светлинни години. Ако имаше много напреднал живот, като в развита цивилизация или повече от човечеството, те биха могли да бъдат засечени от техни техносигнатури или други въздействия върху околната среда на планетата. Но напредналият живот изисква благоприятни планетарни условия.

На Земята въглеродният диоксид е от съществено значение за живота на растенията, който го абсорбира от въздуха и след това го комбинира с вода и светлина, за да направи въглехидрати, процесът, известен като фотосинтеза. Но твърде много въглероден диоксид може да бъде смъртоносен за по-сложни форми на живот. Изображение чрез Джейсън Самфийлд / Flickr / CC BY-NC-SA / Разговорът.

Новото проучване може да помогне за определяне на ограничения за това какъв живот може да се развива в зависимост от токсичността на атмосферата на техните планети. Това е и напомняне за това колко ценна е нашата собствена планета, която прелива от живота на много невероятно разнообразни форми. Както отбелязва Schwieterman:

Мисля, че показването колко рядка и специална е нашата планета само засилва случая за нейната защита. Доколкото знаем, Земята е единствената планета във Вселената, която може да поддържа човешкия живот.

Извод: Докато ние все още не знаем колко общ или не е животът във Вселената, определянето на кои планети имат изобилни токсични газове в атмосферата им ще помогне да се стесни търсенето, по-специално за по-сложни видове живот, напомнящи тези на Земята.

Източник: Ограничена обитаема зона за сложен живот

Чрез UC Riverside News