Кисень може бути не найкращим індикатором наявності життя на інших планетах

Кисень в атмосфері далеких планет давно вважається одним з основних індикаторів ймовірності розвитку життя на них. На Землі фотосинтезуючі організми поглинають вуглекислий газ, сонячне світло та воду та виробляють цукор і крохмаль для отримання енергії. Кисень є побічним продуктом цього процесу, тому якщо вченим вдається виявити кисень на інших планетах - це одразу з'являється в новинах із гучними заголовками.

• Чому у тиранозаврів були такі маленькі лапки – версії вчених

Деталі

Проте, не все так однозначно. Кисень може бути міцним доказом наявності життя на інших планетах, якщо можна було б виключити будь-які інші шляхи утворення кисню, а вчені цього не можуть зробити.

Земля насичена киснем. Він становить 46% земної кори й приблизно такий же відсоток мантії, а атмосфера нашої планети приблизно на 20% складається з цієї речовини.

Наявність кисню пов’язана з Великою подією оксигенації (GOE), яка відбулась приблизно два мільярди років тому. Давні ціанобактерії розробили пігменти, які поглинають сонячне світло та використовують його у фотосинтезі. Кисень є відпрацьованим продуктом фотосинтезу й первісне життя мало кілька мільярдів років, щоб накопичити кисень в атмосфері, мантії та корі.

Отже, якщо вчені знаходять кисень в атмосфері екзопланети, це переконливо вказує на те, що на ній може бути життя. Просте життя може вирувати в океанах планети, поглинаючи сонячне світло та викидаючи кисень. Але нові дослідження виявили джерело кисню, яке не залежить від наявності життя.

Дослідники у своїй статті в Science Advances повідомили, що знайшли абіотичне джерело кисню, яке походить із діоксиду сірки. Сірка не є рідкістю в небесних тілах і оскільки вулкани виробляють сірку та викачують її в атмосферу, вулканічні екзопланети можуть мати кисень у своїй атмосфері й живі організми не будуть ніяк задіяні у його виробництві.

Високоенергетичне випромінювання зірки може іонізувати молекулу діоксиду сірки. Формула діоксиду сірки – SO2, і коли вона іонізується, молекула перебудовується й стає "подвійною позитивно зарядженою системою". Потім вона отримує лінійну форму з обома атомами кисню, які прилягають один до одного, і атомом сірки на іншому кінці. Це називається роумінгом, оскільки атоми кисню можуть вільно дрейфувати по хаотичних орбітах, поки не осідають у нових сполуках. Докторант з фізики Гетеборзького університету у Швеції, провідний автор дослідження Монс Валлнер зазначає:

Після подвійної іонізації два зв'язаних електрони в молекулі викидаються, що може призвести до зміни кута між атомами в молекулі. Почергово, що має вирішальне значення в такому випадку, може відбуватися роумінг, тобто атоми міняються місцями, і молекула набуває абсолютно нової форми.

Але складові молекули можуть знову не перетворитися на SO2. Замість цього сірка може розпастися, і може залишитися проста позитивно заряджена молекула кисню. Тоді позитивний заряд можна нейтралізувати, притягнувши електрон від іншої молекули. Молекулярний кисень (O2) залишається, і він життєво важливий для життя на Землі.

Цей шлях до кисню може пояснити частину кисню, який ми знаходимо в інших космічних об'єктах. Іо, Ганімед і Європа мають кисень у своїх атмосферах і причиною може бути роумінг.

Іо — це вулканічне місце, найбільш вулканічний світ у Сонячній системі — тому наявність життя там виключена. Ганімед і Європа мають підповерхневі океани, тому вони потенційно можуть містити життя. Але це життя не може створити кисневу атмосферу, як життя на Землі. Потрібне інше пояснення, щоб пояснити наявність кисню на цих супутниках.

За словами дослідників, цей шлях утворення кисню також може відбуватися на Землі. Вчені також працюють над тим, щоб виявити чи іонний шлях утворення кисню може працювати й для інших молекул.

Космічний телескоп Джеймса Вебба є важливим елементом пошуку життя за межами Землі. Вивчення атмосфер екзопланет є однією з наукових цілей телескопа і завдяки потужним інфрачервоним приладам він може визначати хімічний склад атмосфери екзопланет. Якщо він виявить кисень - це може бути ознакою наявності життя, але не достовірним доказом.

Раніше ми повідомляли, що навколоземний астероїд із назвою 3200 Фаетон (Phaethon) поставив вченим складне завдання. На відміну від схожих космічних об'єктів, він постійно прискорює обертання навколо власної осі й вчені ніяк не можуть зрозуміти чому це відбувається.