Художнє зображення Kepler-22b. (NASA) Вперше ми знаходимо докази існування життя на планеті, що обертається навколо іншої зірки (ан екзопланета ), ймовірно, аналізуючи гази в його атмосфері. Оскільки кількість відомих планет, схожих на Землю, зростає, незабаром ми можемо виявити гази в атмосфері екзопланети, пов’язані з життям на Землі.
Але що, якщо інопланетне життя використовує дещо іншу хімію, ніж наша? Нове дослідження, опубліковано в Астрономія природи , стверджує, що наші найкращі шанси використовувати атмосфери для пошуку доказів життя — це розширити пошук від планет, подібних нашій, до планет з водневою атмосферою.
Ми можемо досліджувати атмосферу екзопланети, коли вона проходить перед своєю зіркою. Коли відбувається такий транзит, світло зірки має пройти через атмосферу планети, щоб досягти нас, і частина його поглинається під час проходження.
Дивлячись на спектр зірки – її світло, розбите відповідно до довжини хвилі – і визначаючи, якого світла не вистачає через транзит, можна виявити, з яких газів складається атмосфера. Документування атмосфери екзопланет є однією з цілей, яку довго відкладали Космічний телескоп Джеймса Вебба .
Якби ми знайшли атмосферу, хімічна суміш якої відрізняється від очікуваної, одним із найпростіших пояснень було б те, що вона підтримується живими процесами.
Так буває на Землі. Атмосфера нашої планети містить метан (CH₄), який природно реагує з киснем, утворюючи вуглекислий газ. Але метан поповнюється біологічними процесами.
Інший спосіб поглянути на це: кисню взагалі не було б, якби він не був звільнений від вуглекислого газу фотосинтезуючими мікробами під час т.зв. велика подія оксигенації що почалося приблизно 2,4 мільярда років тому.
Подивіться за межі кисневої атмосфери
Автори нового дослідження стверджують, що ми повинні почати досліджувати світи, більші за Землю, в атмосферах яких домінує водень. Вони можуть не мати вільного кисню, оскільки водень і кисень утворюють легкозаймисту суміш.
Водень є найлегшою з усіх молекул і легко вилітає у космос. Щоб кам’яниста планета мала достатньо сильну гравітацію, щоб утримуватися в водневій атмосфері, вона повинна бути «суперземлею» з масою приблизно в два-десять разів більшою за земну.
Водень міг або бути захоплений безпосередньо з газової хмари, де виросла планета, або вивільнитися пізніше в результаті хімічної реакції між залізом і водою.
Щільність атмосфери, в якій переважає водень, зменшується приблизно в 14 разів менш швидко, чим вище ви піднімаєтеся, ніж в атмосфері, в якій переважає азот, як у земної. Це створює в 14 разів більшу оболонку атмосфери, що оточує планету, що дозволяє легко помітити її в спектральних даних.
Більші розміри також підвищать наші шанси спостерігати таку атмосферу за допомогою прямого зображення за допомогою оптичного телескопа.
Дихання воднем у лабораторії
Автори провели лабораторні експерименти, в яких продемонстрували, що бактерія кишкова паличка (мільярди яких живуть у вашому кишечнику) можуть виживати та розмножуватися в атмосфері водню за повної відсутності будь-якого кисню.
Вони продемонстрували те саме для різних дріжджів.
Хоча це цікаво, це не додає великої ваги аргументу про те, що життя може процвітати в атмосфері водню.
Ми вже знаємо багато мікробів у земній корі, які виживають за рахунок метаболізму водню, і є навіть багатоклітинний організм, який все життя проводить у безкисневій зоні на підлозі Середземного моря.
Атмосфера Землі, яка спочатку була без кисню, навряд чи коли-небудь мала більше 1 відсотка водню. Але в ранньому віці, можливо, доводилося метаболізувати шляхом реакції водню з вуглецем з утворенням метану, а не шляхом реакції кисню з вуглецем з утворенням вуглекислого газу, як це роблять люди.
біосигнатурні гази
Проте дослідження все ж зробило важливе відкриття. Дослідники продемонстрували, що існує «дивовижне розмаїття» десятків газів, які утворюються продуктами в кишкова паличка живуть під воднем.
Багато з них, такі як диметилсільфід, карбонілсульфід та ізопрен, можуть бути помітними «біосигнатурами» в атмосфері водню. Це підвищує наші шанси розпізнати ознаки життя на екзопланеті – ви повинні знати, на що звертати увагу.
Тим не менш, метаболічні процеси, які використовують водень, менш ефективні, ніж ті, що використовують кисень. однак, водень, що дихає життям це вже усталена концепція для астробіологів.
Розумні люди, які дихають воднем, навіть з’являлися в деяких наукових фантастиках, заснованих на раціональному розумінні, наприклад Підйомні романи Девіда Бріна .
Автори нового дослідження також зазначають, що молекулярний водень у достатній концентрації може діяти як парниковий газ. Це могло б підтримувати поверхню планети достатньо теплою для рідкої води, а отже, і життя на поверхні, далі від її зірки, ніж це було б інакше.
Автори уникають розгляду шансів знайти життя на таких гігантських газових планетах, як Юпітер .
Незважаючи на це, розширивши пул населених світів, включивши в нього суперземлі з багатою воднем атмосферою, вони потенційно подвоїли кількість тіл, які ми могли б досліджувати, щоб знайти ці перші невловимі ознаки позаземного життя. 
Девід Ротері , професор планетарних геофізичних наук, Відкритий університет
Ця стаття перепублікована з Розмова за ліцензією Creative Commons. Читати оригінальна стаття .