Присутствие закиси азота в атмосферах экзопланет, похожих на Землю, может быть признаком присутствия внеземной жизни – согласно исследованию, проведенному исследователями из США во главе с Эдвард Швитерман в Калифорнийском университете в Риверсайде.
Используя передовые компьютерные модели для поддержки своего предложения, команда считает, что ее работа может дать важную информацию для изучения экзопланет нынешними и будущими обсерваториями, включая космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST).
Астрономам известно более 5000 экзопланет – планет, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца, – и это число продолжает расти. По мере совершенствования телескопов астрономы все лучше определяют состав атмосфер экзопланет, и эти измерения играют важную роль в поиске внеземной жизни. Это делается путем спектроскопических измерений звездного света, прошедшего через атмосферу экзопланеты.
В поисках жизни
Мы никогда не видели жизни на другой планете, поэтому не знаем точно, как она повлияет на атмосферу экзопланеты. Вместо этого астробиологи идентифицируют в атмосфере Земли химические вещества, связанные с наличием жизни, и ищут эти «биосигнатуры».
Именно здесь на помощь приходит закись азота (также известная как веселящий газ). Хотя сегодня он не особенно распространен в атмосфере Земли, Швитерман и его коллеги предполагают, что этот газ мог быть в изобилии в предыдущие эпохи истории Земли.
Токсичные газы в обитаемой зоне могут помешать появлению инопланетной жизни
Закись азота вырабатывается некоторыми живыми организмами на Земле, поэтому вполне возможно, что она может присутствовать в атмосферах некоторых экзопланет, на которых есть жизнь. Однако здесь, на Земле, происходят естественные процессы, которые поддерживают очень низкий уровень закиси азота в атмосфере. Однако на других планетах избыток закиси азота может быть результатом низкого уровня металлических катализаторов и биологических ферментов, расщепляющих это соединение. Другая возможность заключается в том, что звездное излучение, получаемое некоторыми экзопланетами, не так эффективно, как солнечный свет, разрушает закись азота. Действительно, уровни закиси азота в таких ситуациях могут быть достаточно высокими, чтобы их можно было наблюдать с помощью таких телескопов, как JWST.
Команда Швитермана исследовала эту идею, разработав биогеохимическую модель, которая количественно определяет вероятное содержание закиси азота в атмосферах похожих на Землю экзопланет, вращающихся вокруг звезд главной последовательности. Связав свою модель с фотохимическими и спектральными моделями, исследователи также рассчитали, что закись азота может накапливаться до обнаруживаемых уровней в различных атмосферных условиях. Это может включать в себя ТРАППИСТ-1 система, где целых четыре планеты, по-видимому, вращаются вокруг обитаемой зоны своего холодного красного карлика.
Хотя закись азота также может производиться из небиологических источников, таких как удары молний, команда показала, что количество производимого газа будет на несколько порядков ниже, чем количество производимого инопланетными экосистемами. Основываясь на своих результатах, Швитерман и его коллеги надеются, что JWST вместе с другими телескопами, активно охотящимися за признаками жизни в экзопланетных атмосферах, добавит закись азота в список жизнеспособных биосигнатур, что потенциально приблизит открытие внеземной жизни на шаг.
Исследование описано в The Astrophysical Journal.
