Метан может стать первым признаком жизни за пределами Земли

Хотя небиологические процессы могут генерировать метан, новое исследование, проведенное учеными из Университета Санта-Круз, Калифорния, устанавливает ряд обстоятельств, при которых можно убедительно обосновать биологическую активность в качестве источника метана в атмосфере каменистой планеты.

Метан — один из немногих потенциальных признаков жизни или биоподписей, которые можно легко обнаружить с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), запущенного НАСА в декабре. «Кислород часто называют одним из лучших биологических признаков, но его, вероятно, будет трудно обнаружить с помощью JWST», - пояснила Мэгги Томпсон, аспирантка по астрономии и астрофизике Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) и ведущий автор нового исследование.

Биоподписи или индикаторы жизни — это вещества, элементы или явления, которые дают научное подтверждение потенциальных признаков жизни, будь то в прошлом или настоящем. Несмотря на некоторые предыдущие исследования биосигнатур метана, обновленной и специализированной оценки планетарных условий, необходимых для того, чтобы метан стал хорошим показателем жизни, не было.

«Мы хотели создать основу для интерпретации наблюдений, поэтому, если мы увидим каменистую планету с метаном, мы знаем, какие еще наблюдения необходимы, чтобы сделать ее убедительной биологической подписью», — сказал Томпсон.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, рассматриваются различные небиологические источники метана и оценивается их потенциал для поддержания богатой метаном атмосферы. К ним относятся вулканы; реакции в таких средах, как океанские хребты, гидротермальные фумаролы и зоны тектонической субдукции; и воздействия комет или астероидов.

Случай метана в качестве биологической подписи связан с его нестабильностью в атмосфере. Поскольку фотохимические реакции разрушают атмосферный метан, его необходимо постоянно пополнять для поддержания высоких уровней. «Если на каменистой планете обнаружено большое количество метана, обычно требуется массивный источник, чтобы объяснить его возникновение», - завершил соавтор Джошуа Криссансен-Тоттон, также член UCSC. Мы знаем, что биологическая активность создает большие количества метана на Земле, и, вероятно, это произошло на ранних стадиях, потому что производство метана довольно легко метаболически».

Однако небиологические источники не могут производить столько метана, не получая при этом наблюдаемых сведений о его происхождении. Дегазация вулканов, например, приведет к добавлению метана и окиси углерода в атмосферу, в то время как биологическая активность, как правило, легко поглощает угарный газ. Исследователи обнаружили, что небиологические процессы не могут легко создать пригодную для жизни планетную атмосферу, богатую метаном и углекислым газом и с небольшим содержанием угарного газа или без него.

В исследовании подчеркивается необходимость учитывать весь планетарный контекст при оценке возможных биологических сигнатур. Исследователи пришли к выводу, что для скалистой планеты, вращающейся вокруг звезды, похожей на Солнце, атмосферный метан с большей вероятностью будет считаться сильным признаком жизни, если атмосфера также содержит углекислый газ, метан более богат, чем угарный газ, и чрезвычайно богат водой. планетарные композиции могут быть исключены.

«Молекула не даст вам ответа, вы должны учитывать весь контекст планеты», предупредил Томпсон. «Метан — это одна часть головоломки, но чтобы определить, есть ли жизнь на планете, вы должны рассмотреть его геохимию, то, как он взаимодействует со звездой и многие процессы, которые могут повлиять на атмосферу планеты в геологических масштабах времени».

В исследовании были рассмотрены различные возможности ложных срабатываний и даны рекомендации по оценке биоподписей метана. «Есть две вещи, которые могут пойти не так: мы можем неправильно истолковать что-то вроде биологической подписи и получить ложное срабатывание, или мы можем упустить из виду то, что является настоящей биологической подписью», — предупреждает Криссансен-Тоттон. С помощью этого документа мы хотели разработать структуру, чтобы избежать обеих потенциальных ошибок с метаном».

Авторы заявляют, что предстоит еще много работы, чтобы полностью понять любое будущее обнаружение метана. «Это исследование сосредоточено на наиболее очевидных ложных срабатываниях метана в качестве биологической подписи», — заключил Криссансен-Тоттон. Атмосфера скалистых экзопланет, вероятно, удивит нас, и нам придется быть осторожными в наших интерпретациях. Будущая работа должна быть направлена на прогнозирование и количественную оценку более необычных механизмов производства небиологического метана».

ПРОДОЛЖАЙТЕ ЧИТАТЬ: