До того, як нові потужні телескопи почнуть свою роботу, дослідники намагаються з'ясувати, які саме хімічні речовини вони повинні шукати. Адже просто тому, що планета має правильні параметри для існування життя, зовсім не означає, що насправді там хтось живе.
Вчені зосередили свою увагу на декількох потенційно виявлених молекулах. Таких, наприклад, як метан. Метан виробляється у великих кількостях мікробами на Землі (а так само великою рогатою худобою). Але метан також може вироблятися і небіологічними джерелами. Такими, наприклад, як вулкани.
Молекулярний кисень
Молекула молекулярного кисню - це два атоми кисню, пов'язаних разом. В даний час вона виробляється у величезних кількостях в результаті фотосинтезу водоростей, рослин і мікробів. Але механізм фотосинтезу дуже складний. І вчені вважають, що він виник тільки один раз і тільки на нашій власній планеті. Це означає, що немає гарантії знайти кисень - продукуючий фотосинтез в інших світах. Навіть якщо життя там існує.
Таким чином, якщо покладатися на будь-яку окрему хімічну речовину, вона може давати помилкові спрацювання. Про це повідомила співавтор дослідження Стефані Олсон, астробіолог і аспірант UC Riverside (Каліфорнійський університет у Ріверсайді). Але живі істоти змінюють своє середовище проживання завжди складними способами. Що, якщо існує якась суміш молекул, яка не може існувати без життя?
Щоб зрозуміти це, аспірант Кетлінга - Джошуа Кріссансен-Тоттон провів дослідження. У ньому вивчалася атмосфера Землі на трьох етапах її існування. Це архей (від 4 до 2,5 мільярда років тому), протерозою (від 2,5 мільярда до 541 мільйонів років тому) і фанерозою (від 541 млн. років тому до теперішнього часу).
Різні Землі
У кожен з цих періодів часу життя (та й сама планета) виглядало зовсім по-іншому, помістіть знімок кожного земного періоду поруч один з одним - і це будуть зовсім різні планети.
"Визначення" планета, схожа на Землю "- насправді дуже широкий термін. Він охоплює найрізноманітніші світи. Це туманні світи, такі як архейський. Це крижані світи. Такі як «снігова куля Землі». І це безкислородні світи з виключно мікробними екосистемами. У нього входять світи зі складним і розумним життям, і в нього входять світи, яких ми ще не бачили ", - сказала Олсон.
«Це корисно знати тим вченим, яким потрібні кілька моделей того, як може виглядати життя в інших світах», - додала вона.
"Незважаючи на відмінності, кожен з цих періодів в історії Землі має щонайменше одну загальну характеристику. Це хімічний дисбаланс в атмосфері. Це пов'язано з тим, що біологічна діяльність виробляє речовини, які в неживій природі не поєднуються ", - сказав Каттінг.
"Візьміть метан і кисень. Розміщені разом, ці гази швидко реагують і руйнують один одного. Але на Землі їх багато. Тому що живі істоти продовжують їх виробляти ".
"Якщо ви знайдете якусь систему в рівновазі, значить ви знайшли щось, що спочатку було мертве. Або щось, що вже не живе ", - сказав Каттінг. «Коли ми бачимо щось незвичайне, це може бути ознакою життя».
Відомо давно
Люди говорили про цю ідею з 1960-х років, каже Каттінг. Але досі не оцінили її потенціал. В опублікованій роботі вчені описали проведене комп'ютерне моделювання з використанням відомого хімічного складу кожної атмосфери ранньої Землі, щоб з'ясувати, чи існують в них якісь типові хімічні порушення.
Дослідники виявили, що під час архею було мало кисню. І тому співіснування метану, азоту і вуглекислого газу в атмосфері (разом з рідкою водою) було б ознакою того, що живі істоти тут існують.
«Великі потоки кожного газу за відсутності біології дійсно важко пояснити», - сказала Олсон про співіснування двоокису вуглецю і метану.
У середині протерозою кисень продукуючі мікроби широко поширилися. І атмосфера являла собою суміш кисню, азоту і водяної пари. «Навіть якщо рівні атмосферного кисню занадто малі, щоб їх можна було виявити, вчені могли б шукати озон замість нього», - сказала Олсон. Це пов'язано з тим, що озон (що складається з трьох атомів кисню) виробляється реакціями з використанням біологічно виробленого кисню. І він створює дуже сильний сигнал, який можна виявити навіть при низьких рівнях концентрації.
У фанерозої, який включає в себе і сьогоднішній день, біомаркерами будуть кисень з азотом і водою (рівень кисню зараз набагато вище і його набагато легше виявити, ніж в середині протерозою).
Деякі з хімічних коктейлів, таких як поєднання метану і двоокису вуглецю, можуть бути виявлені майбутніми обсерваторіями, такими, наприклад, як космічний телескоп імені Джеймса Вебба (NASA), що планується до запуску в 2019 році.
"На даний момент ми ще не готові визнати наявність життя на земноподібних екзопланетах. І ми можемо тільки уявити собі, як може виглядати життя на планеті, яка не схожа на Землю ", - сказала Олсон. "Це, звичайно, величезна область для досліджень. І я не думаю, що ми вже до кінця розібралися, які саме особливості хімії атмосфер є потенційно перспективним шляхом для пошуків ".