Кислород может быть не лучшим индикатором наличия жизни на других планетах

Кислород в атмосфере далёких планет давно считается одним из основных индикаторов вероятности развития жизни на них. На Земле фотосинтезирующие организмы впитывают углекислый газ, солнечный свет и воду и производят сахар и крахмал для получения энергии. Кислород является побочным продуктом этого процесса, поэтому если ученым удается обнаружить кислород на других планетах, это сразу появляется в новостях с громкими заголовками.

• Почему у тираннозавров были такие маленькие лапки – версии ученых

Детали

Однако не все так однозначно. Кислород может быть крепким доказательством наличия жизни на других планетах, если можно было бы исключить какие-либо другие пути образования кислорода, а ученые этого не могут сделать.

Земля насыщена кислородом. Он составляет 46% земной коры и примерно такой же процент мантии, а атмосфера нашей планеты примерно на 20% состоит из этого вещества.

Наличие кислорода связано с Большим событием оксигенации (GOE), которое произошло примерно два миллиарда лет назад. Древние цианобактерии разработали пигменты, поглощающие солнечный свет и использующие его в фотосинтезе. Кислород является отработанным продуктом фотосинтеза и первоначальная жизнь имела несколько миллиардов лет, чтобы накопить кислород в атмосфере, мантии и коре.

Следовательно, если ученые обнаруживают кислород в атмосфере экзопланеты, это убедительно указывает на то, что на ней может быть жизнь. Простая жизнь может бурлить в океанах планеты, поглощая солнечный свет и выбрасывая кислород. Но новые исследования обнаружили источник кислорода, не зависящий от наличия жизни.

Исследователи в своей статье в Science Advances сообщили, что нашли абиотический источник кислорода, происходящий из диоксида серы. Сера не редкость в небесных телах и поскольку вулканы производят серу и выкачивают ее в атмосферу, вулканические экзопланеты могут иметь кислород в своей атмосфере и живые организмы не будут никак задействованы в его производстве.

Высокоэнергетическое излучение звезды может ионизировать молекулу диоксида серы. Формула диоксида серы – SO2, и когда она ионизируется, молекула перестраивается и становится "двойной положительно заряженной системой". Затем она получает линейную форму с двумя атомами кислорода, прилегающими друг к другу, и атомом серы на другом конце. Это называется роумингом, поскольку атомы кислорода могут свободно дрейфовать по хаотическим орбитам, пока не оседают в новых соединениях. Докторант по физике Гетеборгского университета в Швеции, ведущий автор исследования Монс Валлнер отмечает:

После двойной ионизации два связанных электрона в молекуле выбрасываются, что может привести к изменению угла между атомами в молекуле. По очереди, что имеет решающее значение в таком случае, может происходить роуминг, то есть атомы меняются местами, и молекула принимает совершенно новую форму.

Но составляющие молекулы могут снова не превратиться в SO2. Вместо этого сера может распасться и может остаться простая положительно заряженная молекула кислорода. Тогда положительный заряд можно нейтрализовать, привлекая 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 космических объектах. Ио, Ганимед и Европа обладают кислородом в своих атмосферах и причиной может быть роуминг.

Ио – это вулканическое место, самый вулканический мир в Солнечной системе – поэтому наличие жизни там исключено. Ганимед и Европа имеют подповерхностные океаны, поэтому они потенциально могут содержать жизнь. Но эта жизнь не может создать кислородную атмосферу, как жизнь на Земле. Нужно другое объяснение, чтобы объяснить наличие кислорода на этих спутниках.

По словам исследователей, этот путь образования кислорода также может происходить на Земле. Ученые также работают над тем, чтобы выявить, может ли ионный путь образования кислорода работать и для других молекул.

Космический телескоп Джеймса Уэбба является важным элементом поиска жизни вне Земли. Изучение атмосфер экзопланет является одной из научных целей телескопа и благодаря мощным инфракрасным приборам он может определять химический состав атмосферы экзопланет. Если он обнаружит кислород – это может быть признаком наличия жизни, но не достоверным доказательством.

Ранее мы сообщали, что околоземной астероид под названием 3200 Фаэтон (Phaethon) поставил ученым сложную задачу. В отличие от схожих космических объектов, он постоянно ускоряет вращение вокруг собственной оси и ученые никак не могут понять почему это происходит.