Маргарет Сиви показала, что водяной пар снизил уровень абиотического кислорода на экзопланетах

Кислород традиционно считался главным индикатором жизни в космосе, так как на Земле он образуется через биологические процессы. Однако на других планетах наличие кислорода не обязательно означает живые организмы.

Новая работа Маргарет Туркотт Сиви и её коллег из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА и Университета Джонса Хопкинса добавляет контекст к этому вопросу. Они показали, что даже небольшое количество водяного пара в атмосфере экзопланеты может сильно влиять на интерпретацию сигналов кислорода.

Исследование опирается на работу Питера Гао и коллег 2015 года в Astrophysical Journal, где описывалось, как планеты у M-карликов могут накапливать высокий уровень кислорода без биологической активности. Там же показали, что фотолиз CO2 под воздействием ультрафиолета звезды создаёт абиотическую атмосферу с высоким содержанием кислорода.

Сиви и её команда изучили эффект воды, используя фотохимико-климатическую модель «Атмос» для каменистой планеты размером с Марс с атмосферой из CO2 под давлением 1 бар вокруг M-карлика. Варьируя содержание водяного пара, они оценили, как это влияет на кислород.

Результаты показали, что максимальный уровень кислорода при добавлении воды достигал только 2,7 %, примерно десятой части значений из работы 2015 года и сопоставим с земным уровнем. Механизм снижения кислорода объясняется тем, что ультрафиолет расщепляет воду, образуя свободный водород и гидроксильные радикалы OH, которые взаимодействуют с кислородом и монооксидом углерода, возвращая их в CO2.

В этих условиях кислород не успевает накапливаться, и сценарий с высоким кислородом и водяным паром скорее указывает на биологический, а не абиотический источник. Земля служит примером того, как сочетание воды и кислорода действительно связано с жизнью.

С развитием миссий вроде Обсерватории обитаемых миров и телескопов LIFE подобные исследования становятся ключевыми. Они помогают понять, что необходимо анализировать всю атмосферу экзопланеты, чтобы отличить ложные сигналы от признаков потенциальной жизни.

Читайте также: