Kas toksilised gaasid muudavad arenenud maavälise elu vähem tõenäoliseks?

Kunstniku kontseptsioon seitsmest teadaolevast Maa suurusest planeedist süsteemis TRAPPIST-1. Kolm neist planeetidest asuvad asustatavas tsoonis, kuid me ei tea veel, mis tüüpi gaasid on planeetide atmosfääris. Pilt R. Hurdi / NASA / JPL-Caltech / UC Riverside'i kaudu.

Kui tavaline on elu universumis? Me ei tea endiselt vastust, kuid jätkuv uurimine näib viitavat sellele, et seal peaks olema palju planeete (ja kuusid), mis suudaksid toetada mingisugust bioloogiat. Kuidas on lood eriti edasijõudnutega? Uus uuring viitab sellele, et kõrgemalt arenenud ja keerukate eluvormidega maailmade arv võib olla väiksem, kui mõned inimesed loodavad.

Eelretsenseeritud leiud pärinevad California Riverside'i ülikooli (UCR) teadlastelt ja need näitavad, et paljude planeetide atmosfääris võib olla mürgiseid gaase, mis raskendavad edasijõudnute elude arengut. Need tulemused avaldati ajakirjas Astrophysical Journal 10. juunil 2019.

UCRi biogeokeemiku Timothy Lyonsi sõnul:

See on esimene kord, kui Maal peetakse füsioloogilisi elu piire, et ennustada keeruka elu levikut mujal universumis.

Uurimistööl on mõju "elamiskõlblikule tsoonile" - tähe ümbritsevale piirkonnale, kus temperatuurid võimaldavad vedela vee olemasolu kivise planeedi pinnal. Mürgiste gaaside kõrge tase võib seda tsooni kitsendada või mõnel juhul selle isegi kaotada. Nagu Lyons selgitas:

Kujutage ette "keeruka elu elamiskõlblikku tsooni", mis on määratletud turvalise tsoonina, kus oleks usutav toetada rikkaid ökosüsteeme, nagu me tänapäeval Maal leiame. Meie tulemused näitavad, et sellised keerulised ökosüsteemid nagu meie oma ei saa eksisteerida enamikus traditsiooniliselt määratletud elamispiirkonna piirkondades.

Skeem, millel on kujutatud traditsioonilise asustatava tsooni piirid koos tähetüüpide ja mõnede tuntud eksoplaneedi näidetega. Pilt Chester Harmani kaudu / Vikipeedia / CC BY-SA 4.0.

Teadlased kasutasid atmosfääri kliima ja fotokeemia uurimiseks arvutimudeleid erinevates planeeditingimustes. Üks kõige ohtlikumaid gaase on süsinikdioksiid. Oma tähest kaugel olevad planeedid - sealhulgas ka Maa - vajavad seda, et hoida temperatuuri üle külmumise, kuna see on suurepärane kasvuhoonegaas.

Kuid nende tähtedest kaugemal kui Maal on saak. Temperatuuri soojenemiseks vajaksid nad rohkem süsinikdioksiidi, kuid liiga suur osa gaasist võib olla surmav sellistele arenenud eluvormidele nagu loomad ja inimesed. Nagu märkis uuringu juhtiv autor Edward Schwieterman:

Vedela vee säilitamiseks tavapärase asustamisvööndi välisservas vajaks planeet kümneid tuhandeid kordi rohkem süsinikdioksiidi kui Maa praegu. See ületab kaugelt taset, mis on teadaolevalt mürgine inimeste ja loomade elule Maal.

Loomade elu lihtsamaks muutmiseks võib selline süsinikdioksiidi tase kahandada traditsioonilise asustamisala umbes pooleks. Rohkem arenenud loomade või inimeste puhul vähendatakse asustamistsooni vähem kui ühe kolmandikuni.

Kunstniku kontseptsioon Kepler-186f-st, mis on esimene Maa suurune eksoplaneet, mis avastati tema tähe asustatavas piirkonnas. Sellised maailmad võivad küll elu toetada, kuid mürgised gaasid võivad piirata seda, kui kaugele see elu võib areneda. Pilt NASA Amesi / SETI Instituudi / JPL-Caltech / Astronoomia kaudu.

Teine surmav gaas on vingugaas. Maal pole seda palju, sest päike tekitab atmosfääris keemilisi reaktsioone, mis hävitavad selle. Kuid mõnel planeedil, mis tiirleb punaseid kääbustähti - väiksemad ja jahedamad kui päike - võib intensiivne ultraviolettkiirgus tekitada nende atmosfääris toksilise süsinikmonooksiidi taseme. Nagu Schwieterman ütles:

Need ei oleks kindlasti head kohad inimeste ega loomade eluks, nagu me seda Maa peal tunneme.

Samad teadlased märkisid aga juba varem, et mikroobide elu võib sellises keskkonnas hea olla.

Niisiis, kuidas saaksime kindlaks teha, millised eksoplaneedid võiksid eluks sobida ja millised mitte, selliste tegurite tõttu nagu toksilised gaasid? Ainus viis seda praegu teha on nende atmosfääri kaugjuhtimisega teleskoopide abil. Nagu ütles uue töö teine ​​kaasautor Christopher Reinhard:

Meie avastused pakuvad ühte viisi otsustamiseks, millist nendest lugematutest planeetidest peaksime üksikasjalikumalt jälgima. Võiksime tuvastada muidu elatavad planeedid, mille süsinikdioksiidi või süsinikmonooksiidi tase on keeruka elu toetamiseks tõenäoliselt liiga kõrge.

Nagu võib arvata, oleks kõige lihtsam avastada elu, mis elab planeedi pinnal ja muudab atmosfääri nagu Maa peal. Kui planeedil on elu ainult maa-aluses piirkonnas (nagu võib juhtuda Marsi või ookeanikuude, näiteks Europa ja Enceladus), on seda palju raskem leida, eriti paljude valgusaastate kaugusel. Kui elu oleks väga arenenud, nagu arenenud tsivilisatsioonis või rohkem kui inimkond, võidakse neid avastada tehnosignatuuride või muude mõjude kaudu planeedi keskkonnale. Kuid arenenud elu nõuab soodsaid planeeditingimusi.

Maal on süsinikdioksiid taimede eluks hädavajalik, see neelab selle õhust ja seejärel ühendab selle vee ja valgusega süsivesikute saamiseks - seda protsessi nimetatakse fotosünteesiks. Kuid liiga palju süsihappegaasi võib olla surmav keerukamatele eluvormidele. Pilt Jason Samfieldi / Flickri / CC BY-NC-SA kaudu / The Conversation.

Uus uuring võib aidata seada piirid sellele, milline elu võib kujuneda sõltuvalt nende planeetide atmosfääri toksilisusest. See on ka meeldetuletus sellest, kui hinnaline on meie oma planeet, mis tulvil paljude uskumatult mitmekesiste vormide eluga. Nagu märkis Schwieterman:

Ma arvan, et näitamine, kui haruldane ja eriline on meie planeet, vaid suurendab selle kaitsmise vajadust. Niipalju kui me teame, on Maa ainus planeet universumis, mis suudab inimelu säilitada.

Alumine rida: kuigi me ei tea veel, kui levinud või mitte, võib elu universumis olla, aitab planeetide leidmine atmosfääris ohtralt mürgiseid gaase, eriti keerukamate eluvormide osas, mis meenutavad need, kes on Maal.

Allikas: piiratud elukeskkonnaga tsoon keerukale elule

UC Riverside News kaudu