Когда астрономы ищут следы жизни на других планетах, они изучают состав их атмосфер — это как если бы инопланетный наблюдатель следил за Землей в поисках «химических сигнатур» жизни.
На Земле одной из таких сигнатур является кислород, который в значительных количествах появляется благодаря фотосинтезу растений и микробов. Однако полагаться только на кислород или даже на метан недостаточно. Метан, например, может вырабатываться как живыми организмами (метаногенами), так и в результате абиотических процессов, например, при гидротермальной активности. Это значит, что наличие одного газа не может служить однозначным признаком жизни.
Исследование, проведенное Терезой Фишер, Эстель Джанин и Сарой Имари Уокер и опубликованное в The Planetary Science Journal, предлагает новый метод — анализ химических реакционных сетей (CRN) в атмосфере планет. Он рассматривает атмосферу как сложную сеть химических соединений, которые взаимодействуют и преобразуются. Ученые могут оценивать вероятность того, что источником газов является жизнь, а не геологические процессы, путем изучения структуры этих сетей.
В своей работе исследователи смоделировали около 30 тыс. вариантов атмосфер — как «архейских» (похожих на Землю раннего эона, примерно 2−4 млрд лет назад), так и «современных», с кислородно-азотной атмосферой, включая сценарии с технологическими выбросами вроде хлорфторуглеродов (CFC-12).
Результаты показали, что сетевой анализ позволяет отличать биологические, абиотические и аномальные источники газов. Например, в «архейских» мирах с низким содержанием кислорода, но высоким уровнем метана и аммиака, химические процессы отличаются от тех, что характерны для современных кислородных атмосфер. Байесовский анализ сетевых свойств, основанный на теории вероятности, помогает исключать ложные «биосигналы» и повышает уверенность в том, что обнаруженные химические комбинации связаны с жизнью, а не с геологией.
Этот метод особенно важен для поиска не только «жизни, какой мы ее знаем», но и потенциально совершенно иной, основанной на других химических основах. Сетевой анализ может стать ключевым инструментом при изучении атмосфер экзопланет с помощью телескопов, таких как «Джеймс Уэбб», и в будущем поможет более точно определять, где искать следы жизни за пределами Земли.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что лунную базу смогут согреть энергетические спутники.