Когато за първи път открием доказателства за живот на екзопланета, вероятно това ще стане чрез анализ на газовете в нейната атмосфера. С нарастването на броя на известните планети, подобни на Земята, скоро можем да открием газове в атмосферата на екзопланета, които са подобни с тези на Земята.
Но какво ще стане, ако извънземният живот използва малко по-различна химия от нашата? Ново проучване, публикувано в Nature Astronomy, твърди, че най-добрият шанс да използваме атмосферата, за да намерим доказателства за живот, е да разширим търсенето и да не се фокусираме само върху планети като Земята, а да включим и такива с водородна атмосфера.
Можем да сондираме атмосферата на екзопланета, когато тя минава пред своята звезда. Когато такова преминаване се случи, светлината на звездата трябва да премине през атмосферата на планетата, за да достигне до нас и част от нея се абсорбира докато става това преминаване. Наблювадайки спектъра на звездата – нейната светлина се разгражда според дължината на вълната й, може да се разбере каква светлина липсва и това разкрива от какви газове се състои атмосферата.
Документирането на атмосферите на екзопланетите е една от целите на космическия телескоп James Webb. Ако бъде намерена атмосфера, която има различен химичен микс от това, което бихме очаквали, едно от най-простите обяснения би било, че тя се поддържа в този състав чрез жизнените процеси на тази планета.
Такъв е случаят със Земята. Атмосферата на нашата планета съдържа метан (CH₄), който естествено реагира с кислорода, за да създаде въглероден диоксид. Метанът обаче се попълва от биологични процеси на планетата.
Казано по друг начин, кислородът изобщо нямаше да бъде в атмосферата на Земята, ако не беше освободен от въглероден диоксид от фотосинтетични микроби по време на така нареченото голямо оксигенационно събитие, започнало преди около 2,4 милиарда години.
Авторите на новото изследване твърдят, че трябва да започне изследване на светове, по-големи от Земята, чиято атмосфера е доминирана от водород. Според тях, там може да няма свободен кислород, тъй като водородът и кислородът правят лесно запалима смес.
Водородът е най-леката от всички молекули и лесно се измъква в космоса. За да може скалистата планета да има гравитация, достатъчно силна, за да се закачи на водородна атмосфера, тя трябва да бъде „супер Земя“, т.е. да е с маса между два и десет пъти по-голяма от тази на Земята. Водородът може да бъде уловен директно от газовия облак, където се образува планетата, или да бъде освободен по-късно чрез химическа реакция между желязо и вода.
Плътността на атмосферата, доминирана от водород, намалява около 14 пъти по-бавно колкото по-нагоре се отива над планетата, в сравнение с атмосфера, доминирана от азот, като земната. Това прави 14-кратно по-голямо покритие от атмосфера, заобикалящо планетата, което улеснява забелязването на такава планета в спектралните данни. По-големите размери също биха подобрили шансовете да се наблюдава подобна атмосфера чрез директно изображение с оптичен телескоп.
Авторите провеждат лабораторни експерименти, в които доказват, че бактерията Е. коли (милиарди от които живеят в червата на човек) може да оцелее и да се размножава в атмосфера на водород при пълното отсъствие на какъвто и да е кислород. Те демонстрират същото и при различни дрожди.
Въпреки че това е интересно, то не придава голяма тежест на аргумента, че животът може да процъфти в атмосфера от водород. Вече се знаят обаче много микроби в земната кора, които оцеляват чрез метаболизиране на водорода, и дори има многоклетъчен организъм, който прекарва целия си живот в зона без кислород на дъното на Средиземно море.
Земната атмосфера, която започва без кислород е малко вероятно някога да е имала повече от 1% водород. Но ранният живот може да се наложи да се метаболизира чрез взаимодействие на водород с въглерод, за да се образува метан, а не чрез реакция на кислород с въглерод, за да се образува въглероден диоксид.
Проучването прави важно откритие. Изследователите демонстрират, че има „удивително разнообразие“ от десетки газове, произведени от продукти от Е. coli, живеещи в среда на водород. Много от тях, като диметилсилфид, карбонил сулфид и изопрен, имат „биосигнатури“, които могат да бъдат открити във водородна атмосфера. Това увеличава шансовете да се разпознаят жизнени знаци на дадена екзопланета, просто трябва да се знае какво да се търси.
Авторите на новото изследване също посочват, че молекулярният водород в достатъчна концентрация може да действа като парников газ. Това би могло да поддържа повърхността на планетата достатъчно топла за да има течна вода, а оттам и живот на повърхността, дори ако планетата е по-далеч от нейната звезда.
Новата теория разширява броя на възможно обитаемите светове, като включва и планети от типа „супер Земя“ с богата на водород атмосфера, където да бъдат открити тези първи неуловими признаци на извънземен живот.
Тази статия е публикувана в изданието The Conversation
