Метан может быть первым обнаруженным признаком жизни за пределами Земли
Если во Вселенной существует жизнь, то атмосферный метан может быть первым признаком жизни за пределами Земли, обнаруженным астрономами. Хотя небиологические процессы могут генерировать метан, новое исследование, проведенное учеными университета Санта-Круз, устанавливает ряд обстоятельств, при которых можно сделать убедительные доводы в пользу биологической активности, как главного источника метана в атмосфере каменистой планеты.
Это особенно примечательно, поскольку метан является одним из немногих потенциальных признаков жизни или «биосигнатур», которые можно легко обнаружить с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб, который начнет научные наблюдения в середине этого года.
«О кислороде часто говорят как об одной из лучших биосигнатур, но его, вероятно, будет трудно обнаружить с помощью JWST», — говорят ученые.
Несмотря на некоторые предыдущие исследования биосигнатур метана, до сих пор не было актуальной специальной оценки планетарных условий, необходимых для того, чтобы метан был хорошей биосигнатурой.
«Мы хотели предоставить основу для интерпретации наблюдений, поэтому, если мы видим каменистую планету с метаном, мы знаем, какие еще наблюдения необходимы, чтобы он был убедительной биосигнатурой».
В новом исследовании рассматриваются различные небиологические источники метана и оценивается их потенциал для поддержания атмосферы, богатой метаном.
К ним относятся вулканы; реакции в таких условиях, как срединно-океанические хребты, гидротермальные источники и зоны тектонической субдукции; и удары кометы или астероида.
Дело в том, что метан как биосигнатура проистекает из его нестабильности в атмосфере. Поскольку фотохимические реакции быстро разрушают атмосферный метан, его необходимо постоянно пополнять, чтобы поддерживать высокий уровень.
«Если вы обнаружите много метана на каменистой планете, вам, как правило, нужен мощный источник, чтобы объяснить присутствие метана», — говорят астрономы.
«Мы знаем, что биологическая активность создает большое количество метана на Земле, и, вероятно, это происходило и на ранней Земле, потому что производство метана — это довольно простая метаболическая вещь».
Однако небиологические источники не смогли бы производить столько метана, не дав при этом видимых ключей к его происхождению. Выделение газа из вулканов, например, добавило бы в атмосферу как метан, так и окись углерода, в то время как биологическая деятельность имеет тенденцию легко потреблять окись углерода.
Исследователи обнаружили, что небиологические процессы не могут легко создать пригодную для жизни атмосферу планеты, богатую как метаном, так и двуокисью углерода и практически не содержащую окиси углерода.
В исследовании подчеркивается необходимость учитывать полный планетарный контекст при оценке потенциальных биосигнатур. Ученые пришли к выводу, что для каменистой планеты, вращающейся вокруг звезды, подобной Солнцу, атмосферный метан с большей вероятностью будет считаться убедительным признаком жизни, если в атмосфере также есть углекислый газ, а метана больше, чем монооксида углерода.
«Одна молекула не даст вам ответа — вы должны учитывать весь контекст планеты», — говорят исследователи. «Метан — это лишь часть головоломки, но чтобы определить, есть ли жизнь на планете, нужно учитывать ее геохимию, то, как она взаимодействует со своей звездой, и множество процессов, которые могут влиять на атмосферу планеты в геологических временных масштабах».
В исследовании рассматриваются различные возможности «ложных срабатываний» и приводятся рекомендации по оценке биосигнатур метана.
«Это исследование сосредоточено на наиболее очевидных ложных срабатываниях метана как биосигнатуры. Атмосферы каменистых экзопланет, вероятно, удивят нас, и нам нужно быть осторожными в наших интерпретациях. Будущая работа должна попытаться предвидеть и количественно определить более необычные механизмы небиологического производства метана».
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.