При поиске жизни на планетах возле других звезд до сих пор подтверждение наличия кислорода и органических веществ в тамошних атмосферах считалось надежным биомаркером - то есть признаком наличия жизни. В своем новом исследовании американские ученые показали, что и кислород, и органические вещества могут образовываться на экзопланетах и без наличия на них жизни.
Вид имитационной камеры экзопланетарных атмосфер PHAZE в лаборатории Сары Херст в университете Джона Хопкинса. © Chao He
Как пишут в своей публикации в журнале ACS Earth and Space Chemistry Чао Хе и Сара Херст из университета Джона Хопкинса, они провели в лабораторных условиях моделирование атмосфер различных типов планет за пределами Солнечной системы (так называемых экзопланет). При этом там успешно образовывались не только органические соединения, но и кислород, которые ни в коей мере не являются продуктами жизнедеятельности организмов. «В ходе наших экспериментов образовывался не только кислород, но и органические молекулы, которые ничем не отличаются от реальных компонентов жизнедеятельности, а также могут стать базой для дальнейшего развития жизни. И это является доказательством того, что эти вещества не могут являться однозначным подтверждением наличия жизни», - говорит Хе и продолжает: «Это значит, что мы, ученые, должны быть намного внимательнее, когда речь заходит о том, как же образуются или могут образовываться молекулы».
Доля кислорода в земной атмосфере составляет около 20 процентов, и здесь он действительно считается самым явным биосигнатурным газом. Но при поиске жизни на планетах за пределами нашей собственной Солнечной системы астробиологи до сих пор могут опираться лишь на очень малое количество известных факторов, конфронтируя при этом с разными возможными источниками энергии и потенциально различными химическими реакциями.
Хотя ранее предпринималось немало попыток смоделировать с помощью фотохимических компьютерных моделей то, что может происходить в атмосфере экзопланет, до сих пор ни одно из таких моделирований фактически не проводилось в лаборатории.
Для такого лабораторного опыта ученые использовали специально сконструированную симуляционную камеру, так называемую камеру Planetary HAZE (PHAZER), для исследования девяти различных газовых смесей, из которых, как предполагается, могут состоять атмосферы суперземель и мини-нептунов. Именно эти два типа планет ученые считают наиболее часто встречающимися в Млечном пути.
Каждая газовая смесь состояла из особенной комбинации газов, как двуокись углерода, воды, аммиака и метана, которые затем нагревались до различных температур от 26 до 371 градуса Цельсия. После этого такие смоделированные атмосферы подвергались внутри камеры PHAZER воздействию двух видов энергии, имитировавших источники энергии, которые, как уже известно, могут вызывать химические реакции в атмосферах планет. Одним из них является плазма, которая имитирует атмосферную электрическую активность, такую как молния и ультрафиолетовое излучение, которая, как известно, является основным катализатором химических реакций в известных атмосферах, таких как Земля, Сатурн и даже Плутон.
Каждый из экспериментов продолжался по три дня, после чего ученые под руководством Хе и Херст провели анализ полученных газов с помощью масс-спектрометра. При этом они обнаружили различные сценарии, при которых формировались как кислород, так и органические молекулы, из которых на дальнейших этапах могут возникать сахар и аминокислоты, то есть исходное сырье для жизни, такое как формальдегиды и цианистый водород.
«До сих пор ученые считали, что подтверждение совместного наличия кислорода и органических веществ является практически абсолютным признаком жизни. Но мы смогли в наших экспериментах произвести оба вещества абсолютно абиотически, причем в нескольких различных сценариях», - сказал Хе в завершение. - «И это говорит о том, что даже сосуществование этих двух веществ, обычно принимаемых в качестве биосигнатур, также может быть ложным сигналом наличия жизни на далекой планете».