На планетах "с наклоном" из зоны Златовласки может развиваться более сложная жизнь

Планеты с наклоном оси вращения, такие как Земля, более способны развивать сложную жизнь. Открытие поможет ученым усовершенствовать поиск более развитой жизни на экзопланетах.

Это исследование, профинансированное НАСА, было представлено на геохимических конференции Гольдшмидта, рассказывает издание "EurekAlert!"

Со времени первого открытия экзопланет (планет, вращающихся вокруг далеких звезд) в 1992 году, ученые искали миры, которые могли бы поддерживать жизнь. Считается, что для поддержания даже простейшей жизни экзопланеты должны находиться на нужном расстоянии от своих звезд, чтобы обеспечить существование жидкой воды – это так называемая "зона Златовласки". Однако для более развитой жизни важны и другие факторы, в частности атмосферный кислород.

Кислород играет решающую роль в дыхании – химическом процессе, который руководит метаболизмом сложных живых существ. Некоторые простые формы жизни производят кислород в небольших количествах, но для более сложных форм жизни, таких как растения и животные, кислород является критическим. Ранняя Земля имела мало кислорода, хотя существовали простые формы жизни.

Ученые создали сложную модель условий, необходимых для того, чтобы жизнь на Земле могла производить кислород. Модель позволила им вводить различные параметры, чтобы показать, как изменение условий на планете может изменить количество кислорода, вырабатываемого фотосинтетической жизнью.

Ведущий исследователь Стефани Олсон (Университет Пердью) сказала: "Модель позволяет нам изменять такие вещи, как продолжительность дня, объем атмосферы или распределение суши, чтобы увидеть, как реагирует среда в океанах и производящая в нем кислород жизнь".

Исследователи обнаружили, что увеличение продолжительности дня, более высокое поверхностное давление и появление континентов влияют на схемы циркуляции океана и связанный с ними перенос питательных веществ такими способами, которые могут увеличить производство кислорода. Они считают, что эти взаимосвязи могли сделать вклад в оксигенацию Земли, когда передаче кислорода в атмосферу способствовало то, что Земля со временем замедлилась, ее континенты выросли и поверхностное давление увеличилось.

"Самый интересный результат был получен, когда мы смоделировали "орбитальный наклон" – иными словами, насколько планета наклоняется, когда вращается вокруг своей звезды", - пояснила Меган Барнетт, аспирантка Чикагского университета, которая принимала участие в исследовании. Она продолжила: "Больший наклон увеличил фотосинтетическое производство кислорода в океане в нашей модели, частично вследствие увеличения эффективности переработки биологических ингредиентов. Эффект был аналогичен удвоению количества питательных веществ, поддерживающих жизнь".

Земная сфера наклонена от своей оси под углом 23,5 градуса. Это дает нам сезонность, когда некоторые части Земли получают больше прямого солнечного света летом, чем зимой. Однако не все планеты в нашей Солнечной системе наклонены, как Земля: Уран наклонен на 98 градусов, тогда как Меркурий вообще не наклонен. "Для сравнения, Пизанская башня наклонена примерно на 4 градуса, поэтому наклоны планет могут быть достаточно существенными", - сказала Барнетт.

Доктор Олсон продолжила: "Есть несколько факторов, которые следует учитывать в поисках жизни на другой планете. Планета должна находиться на правильном расстоянии от своей звезды, чтобы на ней была жидкая вода и иметь химические ингредиенты для зарождения жизни. Но не все океаны будут прекрасными местами для жизни, как мы ее знаем, и еще меньшая их подгруппа будет иметь жизнепригодную среду для продвижения жизни к животному уровню сложности. Небольшой наклон или экстремальная сезонность на планетах с наклоном, подобных Урану, могут ограничить пролиферацию жизни, но умеренный наклон планеты относительно своей оси может увеличить вероятность развития в ней насыщеной кислородом атмосферы, что могло бы служить маяком микробной жизни и подпитывания метаболизма крупных организмов. В итоге получается, что миры, которые умеренно наклонены к своей оси, могут быть более склонны к развитию сложной жизни. Это поможет нам сузить поиск сложной, возможно даже разумной жизни во Вселенной".

Тимоти Лайонс, заслуженный профессор биогеохимии факультета наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Риверсайде (не участвовал в работе), прокомментировал: "Первая биологическая выработка кислорода на Земле и его первое заметное накопление в атмосфере и океанах являются вехами в истории жизни на Земле. Исследования Земли учат нас, что кислород может быть одним из наших важнейших биосигнатур в поиске жизни на отдаленных экзопланетах. На основе уроков, полученных от Земли с помощью численного моделирования, Олсон и его коллеги исследовали критический диапазон планетарных возможностей, более широких, чем те, которые наблюдались за всю историю Земли. Важно, что эта работа показывает, как ключевые факторы, в том числе сезонность планеты, могут увеличить или уменьшить вероятность обнаружения кислорода, полученного из жизни вне нашей солнечной системы. Эти результаты, несомненно, помогут управлять нашими поисками этой жизни" .

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.