Для человечества доказательства существования жизни за пределами Земли вряд ли будут такими же драматичными, как инопланетный космический корабль, приземлившийся, скажем, рядом с Эйфелевой башней в Париже. Скорее всего, это произойдет в результате наблюдений с помощью телескопа за далекой планетой, содержащей атмосферные химические вещества, наводящие на мысль о биологической активности. Исследователи в понедельник заявили, что метан может быть первым признаком внеземной жизни, если он будет обнаружен в атмосфере каменистой планеты, вращающейся в «обитаемой зоне» — области, не слишком горячей и не слишком холодной для существования жидкой воды на поверхности планеты. вокруг солнцеподобной звезды.
Ученые работают над тем, чтобы понять индикаторы жизни — биосигнатуры — которые могут присутствовать при наблюдениях за планетами в других солнечных системах, называемыми экзопланетами, зная, что вскоре будут доступны все более мощные телескопы.
Исследователи в работе, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показали, что избыток атмосферного метана может быть убедительным признаком жизни в правильном планетарном контексте. Метан является важным следовым газом в атмосфере Земли, его содержание составляет менее 2 частей на миллион по объему.
В отличие от других потенциальных биосигнатур, таких как атмосферный кислород, метан является одним из немногих газов, которые должны быть легко обнаружены с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, запущенного НАСА в декабре и который должен начать функционировать в течение нескольких месяцев.
«На Земле подавляющее большинство метана производится жизнью», — сказала ведущий автор исследования Мэгги Томпсон, аспирантка Калифорнийского университета в Санта-Круз, специализирующаяся на астрономии и астрофизике.
Большая его часть создается непосредственно жизнью: микробами, производящими метан, на заболоченных территориях, рисовых полях или в кишках крупных животных. Метан также образуется в результате деятельности человека, такой как сжигание ископаемого топлива, включая уголь и нефть, которые являются остатками мертвых организмов. Доля метана, произведенного на Земле небиологическим путем, ничтожно мала.
Исследователи сделали три аргумента в пользу метана как многообещающей биосигнатуры.
«Во-первых, неудивительно, что жизнь в другом месте производит метан. Даже если биохимия инопланетной жизни радикально отличается от биохимии земной биосферы, метаногенез является очевидной и простой метаболической стратегией для любой углеродной жизни, учитывая источники энергии, которые могут присутствовать на скалистых экзопланетах», — сказал соавтор Джошуа Криссансен-Тоттон, научный сотрудник NASA Sagan в Департаменте астрономии и астрофизики UCSC.
Во-вторых, говорили они, метан не будет долго сохраняться в атмосферах обитаемых каменистых планет без постоянного пополнения, возможно, живыми организмами. На Земле атмосферный метан нестабилен — разрушается химическим воздействием света — но постоянно пополняется биологическим путем.
В-третьих, по их словам, небиологическим процессам, таким как вулканизм или химические реакции в срединно-океанических хребтах и гидротермальных жерлах, будет трудно поддерживать пополнение, не оставляя «отпечатков пальцев», указывающих на то, что метан не был генерирован биологически.
Газоизвергающие вулканы, например, будут выделять угарный газ вместе с метаном, но биологическая активность имеет тенденцию поглощать угарный газ и снижать его концентрацию в атмосфере. Таким образом, по их словам, небиологические процессы не могут легко создать атмосферу каменистой планеты, богатую как метаном, так и углекислым газом, как на Земле, но с небольшим количеством окиси углерода или без нее.
Ученые ожидают более глубокого понимания атмосфер экзопланет с помощью Webb и других новых телескопов, изучая их химию, когда эти далекие миры проходят перед своими звездами с точки зрения Земли.
Кислород, которого в атмосфере Земли больше, чем метана, является еще одной потенциальной биосигнатурой. Он также поступает в атмосферу Земли посредством биологических процессов — в данном случае фотосинтеза растений и микробов. Но кислород мог ускользнуть от обнаружения Уэбба.
«Метан не является гипотетической биосигнатурой. Мы знаем, что жизнь на Земле производила метан практически на протяжении всей своей истории, и концентрация метана в атмосфере могла быть высокой на ранней Земле до того, как в атмосфере появился кислород», — сказал Криссансен-Тоттон. «Но важно отметить, что разнообразие планетарных сред в других местах, вероятно, огромно, и могут быть другие небиологические процессы производства метана, которые еще никто не рассматривал».
