На планетах "з нахилом" із зони Золотоволоски може розвиватися більш складне життя

Планети з нахилом осі обертання, такі як Земля, більш здатні розвивати складне життя. Відкриття допоможе вченим вдосконалити пошук більш розвинутого життя на екзопланетах.

Це дослідження, профінансоване НАСА, було представлене на Геохімічній конференції Гольдшмідта, розповідає видання "EurekAlert!"

З часу першого відкриття екзопланет (планет, що обертаються навколо далеких зір) у 1992 році, вчені шукали світи, які могли б підтримувати життя. Вважається, що для підтримання навіть найпростішого життя екзопланети повинні знаходитися на потрібній відстані від своїх зірок, щоб забезпечити існування рідкої води – це так звана "зона Золотоволоски". Однак для більш розвинутого життя важливі й інші фактори, зокрема атмосферний кисень.

Кисень відіграє вирішальну роль у диханні – хімічному процесі, який керує метаболізмом найскладніших живих істот. Деякі прості форми життя виробляють кисень у невеликих кількостях, але для складніших форм життя, таких як рослини та тварини, кисень є критичним. Рання Земля мала мало кисню, хоча існували прості форми життя.

Вчені створили складну модель умов, необхідних для того, щоб життя на Землі могло виробляти кисень. Модель дозволила їм вводити різні параметри, щоб показати, як зміна умов на планеті може змінити кількість кисню, що виробляється фотосинтетичним життям.

Провідний дослідник Стефані Олсон (Університет Пердью) сказала: "Модель дозволяє нам змінювати такі речі, як тривалість дня, об′єм атмосфери або розподіл суші, щоб побачити, як реагує середовище в океанах та життя в ньому, що виробляє кисень".

Дослідники виявили, що збільшення тривалості дня, вищий поверхневий тиск та поява континентів впливають на схеми циркуляції океану та пов′язане з ними перенесення поживних речовин такими способами, які можуть збільшити виробництво кисню. Вони вважають, що ці взаємозв′язки могли зробити внесок в оксигенацію Землі, коли передачі кисню в атмосферу сприяло те, що Земля з часом сповільнилася, її континенти зросли поверхневий тиск збільшився.

"Найцікавіший результат був отриманий, коли ми змоделювали "орбітальний нахил" – іншими словами, наскільки планета нахиляється, коли обертається навколо своєї зорі", - пояснила Меган Барнетт, аспірантка Чиказького університету, яка брала участь у дослідженні. Вона продовжила: "Більший нахил збільшив фотосинтетичне виробництво кисню в океані в нашій моделі, частково внаслідок збільшення ефективності перероблення біологічних інгредієнтів. Ефект був аналогічний подвоєнню кількості поживних речовин, що підтримують життя".

Земна сфера нахилена від своєї осі під кутом 23,5 градуса. Це дає нам сезонність, коли деякі частини Землі отримують більше прямого сонячного світла влітку, ніж взимку. Однак не всі планети в нашій Сонячній системі нахилені, як Земля: Уран нахилений на 98 градусів, тоді як Меркурій взагалі не нахилений. "Для порівняння, Пізанська вежа нахилена приблизно на 4 градуси, тому нахили планет можуть бути досить істотними", - сказала Барнетт.

Доктор Олсон продовжила: "Є кілька факторів, які слід враховувати, шукаючи життя на іншій планеті. Планета повинна знаходитися на правильній відстані від своєї зірки, щоб на ній була рідка вода і мати хімічні інгредієнти для зародження життя. Але не всі океани будуть чудовими місцями для життя, як ми його знаємо, і ще менша їх підгрупа матиме життєпридатне середовище для просування життя до тваринного рівня складності. Невеликий нахил або екстремальна сезонність на планетах з нахилами, подібних Урану, можуть обмежити проліферацію життя, але помірний нахил планети відносно своєї осі може збільшити ймовірність розвитку на ній насищеної киснем атмосфери, що могло б слугувати маяком мікробного життя та підживлення метаболізму великих організмів. У підсумку виходить, що світи, помірно нахилені до своєї осі, можуть бути більш схильні до розвитку складного життя. Це допоможе нам звузити пошук складного, можливо навіть розумного життя у Всесвіті".

Тімоті Лайонс, заслужений професор біогеохімії факультету наук про Землю та планети Каліфорнійського університету в Ріверсайді (не брав участі у роботі), прокоментував: "Перше біологічне вироблення кисню на Землі та його перше помітне накопичення в атмосфері та океанах є віхами в історії життя на Землі. Дослідження Землі вчать нас, що кисень може бути одним із наших найважливіших біосигнатур у пошуку життя на віддалених екзопланетах. На основі уроків, отриманих із Землі за допомогою чисельного моделювання, Олсон та її колеги дослідили критичний діапазон планетарних можливостей, ширших, ніж ті, що спостерігались за всю історію Землі. Важливо, що ця робота показує, як ключові фактори, у тому числі сезонність планети, можуть збільшити або зменшити ймовірність виявлення кисню, отриманого з життя поза нашою сонячною системою. Ці результати, безсумнівно, допоможуть керувати нашими пошуками цього життя".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.