В конце концов, кислород не может быть идеальным признаком жизни на других планетах
Обнаружение кислорода в атмосфере экзопланеты может указывать на существование жизни. На Земле фотосинтезирующие организмы поглощают углекислый газ, солнечный свет и воду и производят сахара и крахмалы для получения энергии. Кислород является побочным продуктом этого процесса, поэтому, если мы сможем обнаружить кислород в другом месте, это вызовет волнение.
Но исследователи также настаивают на том, что кислород в атмосфере экзопланеты указывает на наличие жизни. Это свидетельство жизни только в том случае, если мы можем исключить другие пути образования кислорода.
Но ученые не могут их исключить.
Земля насыщена кислородом. Он составляет 46 процентов земной коры и примерно такой же процент мантии, а атмосфера примерно на 20 процентов состоит из кислорода.
Присутствие кислорода связано с Великим событием оксигенации (ВОК), которое произошло около двух миллиардов лет назад. Древние цианобактерии выработали пигменты, которые поглощают солнечный свет и используют его для фотосинтеза. Кислород является отходом фотосинтеза, и у жизни было несколько миллиардов лет, чтобы накопить кислород в атмосфере, мантии и коре.
Поэтому, если ученые находят кислород в атмосфере экзопланеты, это убедительно указывает на то, что жизнь может быть на работе. Простая жизнь может кипеть в океанах планеты, поглощая солнечный свет и выделяя кислород.
Но новое исследование выявило источник кислорода, который не зависит от жизни.
Исследовательская статья «Абиотическое производство молекулярного кислорода — ионный путь из диоксида серы» опубликована в журнале Science Advances. Ведущий автор — Монс Валлнер, докторант по физике Гетеборгского университета в Швеции.
Исследователи обнаружили абиотический источник кислорода, происходящий из диоксида серы. Сера нередко встречается в небесных телах, и, поскольку вулканы производят серу и выкачивают ее в атмосферу, земные вулканические экзопланеты могут содержать кислород в своих атмосферах. И жизнь не обязательно должна быть вовлечена.
Вместо этого высокоэнергетическое излучение звезды может ионизировать молекулу диоксида серы. Формула диоксида серы — SO2, и когда он ионизируется, молекула перестраивается. Это становится «двойной положительно заряженной системой». Тогда он имеет линейную форму с обоими атомами кислорода, примыкающими друг к другу, и атомами серы на другом конце. Это называется блужданием, поскольку атомы кислорода могут свободно дрейфовать по хаотическим орбитам, пока не образуют новые соединения.
«При двойной ионизации два связанных электрона в молекуле выбрасываются, что может привести к изменению угла между атомами в молекуле, «, — сказал ведущий автор Уолнер в пресс-релизе.
«В качестве альтернативы, что является решающим в данном случае, может произойти блуждание, то есть атомы меняются местами, и молекула принимает совершенно новую форму».
Но составляющие молекулы могут не преобразоваться в SO2 снова. Вместо этого сера может распасться, и останется простая положительно заряженная молекула кислорода. Тогда положительный заряд можно нейтрализовать, притянув электрон от другой молекулы. Молекулярный кислород (O2) остается, и он жизненно важен для жизни на Земле.
Этот путь к кислороду может объяснить часть кислорода, который мы находим в других местах. Ио, Ганимед и Европа содержат кислород в атмосфере, и причиной может быть бродяга.
Ио — вулканическое место — самый вулканический мир в Солнечной системе, поэтому жизнь там исключена. На Ганимеде и Европе есть подземные океаны, поэтому они потенциально могут стать пристанищем для жизни. Но эта жизнь не может создать кислородную атмосферу, как земная жизнь. Для объяснения присутствия кислорода на этих спутниках требуется другое объяснение.
По мнению исследователей, этот кислородный путь может происходить и на Земле.
«Мы также предлагаем в нашей статье что это происходит естественным образом на Земле», — сказал Раймунд Фейфель, соавтор статьи, в которой сообщается о результатах.
Этот путь образования ионного кислорода может работать и для других молекул, и это следующее для исследователей. Они хотят знать, подвергаются ли другие молекулы, такие как диселенид углерода, двойной ионизации.
«Мы хотим посмотреть, происходит ли это также тогда, или это было просто удачное совпадение с диоксидом серы», — сказал Фейфель.
Другие исследователи занимались абиотическими источниками O2. В статье 2014 года представлены доказательства образования молекулярного кислорода из CO2 при воздействии высокоэнергетического УФ-излучения.
В статье 2015 года японские исследователи показали, что ближний ультрафиолетовый свет может производить O2 на экзопланетах при взаимодействии с водой с использованием Titania (диоксида титана) в качестве катализатора.
Эти результаты помогают объяснить, почему до GOE в атмосфере Земли было небольшое количество кислорода. . Поскольку кислород настолько реактивен, должен быть источник пополнения, и эти пути могут быть ответственны за это.
Космический телескоп Джеймса Уэбба является частью фона для этого исследования. Изучение атмосфер экзопланет — одна из научных целей телескопа, и с его мощными инфракрасными приборами он готов выявить химический состав атмосфер экзопланет.
Если он обнаружит кислород, будет волнение. Но, как показывает это исследование, в кислороде есть нечто большее, чем жизнь.
Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.
