Наличие кислородной атмосферы и органики на планете еще не говорит о том, что она обитаема

Наличие кислорода в атмосфере планет, как в нашей галактике, так и за ее пределами, всегда считалось верным признаком того, что на них скорей всего существует жизнь. Однако, новое исследование в Университете Джона Хопкинса рекомендует пересмотреть это правило. Моделируя в лаборатории атмосферу планет за пределами Солнечной системы, исследователи успешно создали как органические соединения, так и кислород, который может существовать независимо от жизни.

Результаты этих исследований, опубликованные 11 декабря журналом ACS Earth and Space Chemistry, служат предостерегающей историей для исследователей, которые предполагают, что присутствие кислорода и органических веществ в отдаленных мирах свидетельствует о существовании там жизни.

«Наши эксперименты позволили получить кислород и органические молекулы, которые могли бы служить строительными блоками жизни в лаборатории, а это доказывает, что наличие как тех, так и других не обязательно указывает на существование жизни», — сообщил Чао Хе из отделения Земли Университета Джона Хопкинса. и Планетарных наук, первый автор исследования. «Ученые должны более тщательно изучить процессы формирования этих молекул».

Кислород составляет 20 процентов атмосферы Земли и считается одним из основных признаков обитаемости в атмосфере Земли. Однако в поисках жизни за пределами солнечной системы Земли мало что известно о том, как различные источники энергии инициируют химические реакции и как эти реакции могут создавать такие биосигнатуры, как кислород. В то время как другие исследователи использовали фотохимические модели на компьютерах с целью показать какие атмосферы экзопланет могут породить эти ингредиенты, в лабораторных условиях подобных имитаций еще не разу не производилось.

Исследовательская группа выполнила эксперименты в специально спроектированной камере Planetary HAZE (PHAZER) в лаборатории Сары Хёрст, доцента наук о Земле и планетарных наук и соавтора статьи. Исследователи проверили девять различных газовых смесей, в соответствии с прогнозами для атмосфер экзопланет типа Суперземли и Мини-нептуны. Подобные экзопланеты — самый распространенный тип планет в нашей галактике Млечный Путь. Каждая смесь имела определенный состав газов, таких как углекислый газ, вода, аммиак и метан, и каждая нагревалась при температурах в диапазоне примерно от 80 до 700 градусов по Фаренгейту.

Он и команда позволили каждой газовой смеси течь в установку PHAZER, а затем подвергли смесь воздействию одного из двух типов энергии, имитирующей энергию, запускающую химические реакции в атмосферах планеты: плазму из тлеющего разряда переменного тока или свет от ультрафиолетовой лампы. Плазма, источник энергии, более сильный, чем ультрафиолетовый свет, может имитировать электрическую активность, такую как молния и / или энергетические частицы, а ультрафиолетовый свет является основным двигателем химических реакций в атмосферах планет, таких как на Земля, Сатурн и Плутон.

После непрерывного проведения экспериментов в течение трех дней, соответствующих количеству времени, в течение которого газ будет подвергаться воздействию источников энергии в космосе, исследователи измерили и идентифицировали полученные газы с помощью масс-спектрометра, инструмента, который сортирует химические вещества по их отношению массы к заряду.

Исследовательская группа нашла несколько сценариев, которые производили как кислород, так и органические молекулы, которые могли бы создавать сахара и аминокислоты (сырье, с которого может начаться жизнь), а также такие вещества как формальдегид и цианистый водород.

«Раньше люди полагали, что присутствие кислорода и органических веществ указывает на жизнь, но мы произвели их абиотически в нескольких симуляциях», — подвел итог ученый. «Это говорит о том, что даже совместное присутствие общепринятых биосигнатур еще не говорит о точном существовании жизни на планете».