Daugumai gyvybės rūšių Visatoje deguonis gali būti mirtinas nuodas. Tačiau, kaip bebūtų keista, tai gali žymiai supaprastinti astrobiologų tokio gyvenimo paieškas. Įsivaizduokite, kad jūs patenkate į laiko mašiną, kuri gali ne tik keliauti milijardus metų, bet ir įveikti lengvus tikslus kosmose, visa tai norint rasti gyvenimą visatoje. Kaip pradėtumėte paiešką? Mokslininkų rekomendacijos gali jus nustebinti.
Iš pradžių galite pamanyti, kad gyvenimas gali būti panašus į pažįstamą gyvenimą žemėje: žolė, medžiai, pleiskanojantys gyvūnai prie girdymo skylės po žydru dangumi ir geltona saulė. Bet tai neteisinga minties linija. Astronomai, cenzūruojantys Paukščių Tako planetas, linkę manyti, kad didžioji dalis Visatos gyvenimo egzistuoja pasauliuose, skriejančiuose aplink raudonas nykštukines žvaigždes, kurios yra mažesnės, bet gausesnės už tokias žvaigždes kaip mūsų Saulė. Iš dalies dėl šios gausos astronomai turi juos kruopščiai išstudijuoti. Paimkite, pavyzdžiui, raudonąją nykštukę TRAPPIST-1, kuri yra tik už 40 šviesmečių. 2017 metais astronomai atrado, kad aplink jį sukasi mažiausiai septynios į Žemę panašios planetos. Daug naujų observatorijų, vadovaujamų NASA žvaigždės,su Džeimso Webbo kosminiu teleskopu - nuo 2019 m. ir galės geriau pažinti sistemos TRAPPIST-1 planetas, taip pat daugelį kitų planetų, esančių šalia raudonųjų nykštukių ieškant gyvybės.
- „Salik.biz“
Tuo tarpu niekas tiksliai nežino, ką rasite apsilankę viename iš šių keistų pasaulių savo erdvės-laiko mašinoje, tačiau jei planeta atrodo kaip Žemė, didelė tikimybė, kad rasite mikrobus, o ne patrauklią megafauną. Tyrimas, paskelbtas sausio 24 d., Žurnale „Science Advances“, parodo, ką šis keistas faktas gali reikšti ateivių paieškai. Vienas iš darbo autorių Davidas Cutlingas, atmosferos chemikas iš Vašingtono universiteto Sietle, žvelgia į mūsų planetos istoriją, kad artimiausiu metu galėtų sukurti naują receptą vienaląsčio gyvenimo paieškai tolimuose pasauliuose.
Šiandien didžiąją gyvenimo dalį Žemėje sudaro mikrobai, o kruopštus planetos fosilijų ir geocheminių duomenų skaitymas rodo, kad taip buvo visada. Tokie organizmai kaip gyvūnai ir augalai - ir deguonis, kurį šie augalai gamina, kad galėtų kvėpuoti gyvūnams - yra palyginti nauji reiškiniai, atsiradę per pastaruosius pusę milijardo metų. Prieš tai iš keturių milijardų Žemės istorijos metų, mūsų planeta pirmuosius du milijardus metų praleido vaidindama „purviną pasaulį“, kontroliuodami metaną maitinančius mikrobus, kuriems deguonis nebuvo gyvybę teikiančios dujos, o mirtinas nuodas. Fotosintetinių melsvadumblių vystymasis nulėmė ateinančių dviejų milijardų metų likimą, o „metanogeniniai“mikrobai buvo išvežti į tamsias vietas, kur deguonis negalėjo patekti - požeminius urvus, gilias pelkes ir kitas niūrias teritorijas, kuriose jie vis dar gyvena. Melsvadumbliai palaipsniui žaliojo mūsų planetą, lėtai užpildė jos atmosferą deguonimi ir padėjo pagrindą šiuolaikiniam pasauliui. Jei visus šiuos metus savo laiko mašinoje apsilankytumėte mūsų planetoje, devynis kartus iš dešimties rastumėte tik vienaląsčių dumblių gyvenimą, taip pat rizikuotumėte uždusti deguonies turinčiame ore.
Tai kelia iššūkį mokslininkams, kurie tikisi panaudoti Džeimso Webo teleskopą (o ne laiko mašiną) kitų gyvenimo pasaulių paieškai. Molekulės planetos atmosferoje gali sugerti iš žvaigždžių perduodamą šviesą, todėl gaunami šviesos atspaudai, kuriuos astronomai gali aptikti. Deguonies gausa planetos atmosferoje yra vienas akivaizdžiausių galimo gyvenimo rodiklių, nes jį sukurti be biologijos nėra labai lengva. Anot astrobiologų, šios labai reaktyvios dujos gali būti „biosignacija“, nes esant didelėms koncentracijoms jos „išeina iš pusiausvyros“su aplinka. Deguonis, kaip taisyklė, iš oro iškrenta rūdžių ir kitokių metalų oksidacijų pavidalu ir nesiliauja dujinėje būsenoje, taigi, jei jo yra daug, kažkas - galbūt gyvenimą sintetinantis gyvenimas - turi jį nuolat papildyti. Bet jei paimsite mūsų planetą kaip pavyzdį, astrobiologai pripažįsta, kad deguonis gali būti paskutinis dalykas, kurį jie randa - genetika sako, kad kompleksinę fotosintezę kaip deguonies gaminimo procesą išrado cianobakterijos kaip neįprastą evoliucinę naujovę, kuri buvo rasta tik vieną kartą per ilgą žemės istoriją. biosfera. Taigi bet kuris gyvybės medžiotojas kitose planetose matysis pro teleskopo objektyvą, greičiausiai, be deguonies. Kokių dar bioparašų gali ieškoti toks medžiotojas?bet kuris gyvybės medžiotojas kitose planetose matysis pro teleskopo objektyvą, greičiausiai, be deguonies. Kokių dar bioparašų gali ieškoti toks medžiotojas?bet kuris gyvybės medžiotojas kitose planetose matysis pro teleskopo objektyvą, greičiausiai, be deguonies. Kokių dar bioparašų gali ieškoti toks medžiotojas?
Šiuo metu geriausias būdas rasti atsakymą yra grįžti į mūsų laiko mašiną. Tik šį kartą tai bus virtualus kompiuterinis modelis, pasineriantis į anoksinės Žemės (ar dabartinio svetimo pasaulio) praeities neprieinamas gelmes, tiriantis galimą atmosferoje ir vandenyne esančių dujų chemiją. Naudodamas senų uolienų ir kitų modelių duomenis, kad atrinktum geriausias prielaidas apie Žemės aplinkos chemiją prieš tris milijardus metų, kompiuteris gali pamatyti akivaizdų disbalansą - galimus biosignautus. Tiesą sakant, tai padarė Cutling, dirbdamas su Joshua Chrissansen-Totton ir Stephanie Olson iš Kalifornijos universiteto, Riverside.
Jų „laiko mašina“yra skaitmeninis apytikslis apytikslis oro tūris, įstrigęs didelėje skaidrioje dėžutėje su atviru vandenynu dėžutės apačioje; kompiuteris tiesiog apskaičiuoja, kaip laikui bėgant dėžėje esančios dujos sureaguos ir susimaišys. Galiausiai sąveikaujančios dujos sunaudoja visą „laisvą energiją“dėžutėje ir pasiekia pusiausvyrą - kai reakcijai iš išorės reikia papildomos energijos, tarsi soda būtų išsekusi. Palyginę išsekusių dujų kokteilį su atgaivintu mišiniu, kuris iš pradžių buvo užrakintas dėžutėje, mokslininkai gali tiksliai apskaičiuoti, kaip ir kada pasaulio atmosfera buvo pusiausvyroje. Šis požiūris galėtų atkartoti akivaizdžiausią atmosferos disbalanso, kurį turi mūsų planeta, pavyzdį - deguonies buvimą ir metano pėdsakus. Paprasta chemija rodokad šios dujos neturėtų ilgai egzistuoti, tačiau Žemėje jos egzistuoja kartu, todėl tampa aišku, kad kažkas mūsų planetoje kvėpuoja ir gyvena. Bet senovės Žemėje be deguonies modelis elgtųsi visiškai kitaip.
„Mūsų tyrimas pateikia atsakymą“į klausimą, kaip rasti anoksinę gyvybę į Žemę panašioje planetoje, sako Cutling. Didžioji gyvenimo dalis, kaip ir mikrobai, yra paprasta, o dauguma planetų dar nėra pasiekusios deguonies turtingos atmosferos stadijos. Palyginti gausus anglies dioksido ir metano (nesant anglies monoksido) derinys yra tokio pasaulio biosignacija.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Chrissansenas-Tottonas paaiškina išsamiau: „Metano ir anglies dioksido turėjimas tuo pačiu metu yra neįprastas dalykas, nes anglies dioksidas yra labiausiai oksiduota anglies būsena, o metanas (sudarytas iš anglies atomo, sujungto su keturiais vandenilio atomais) yra atvirkščiai. Labai sunku gaminti šias dvi kraštutines oksidacijos formas atmosferoje tuo pačiu metu, jei nėra gyvybės “. Kieta planeta su vandenynu ir daugiau kaip 0,1% metano atmosferoje turėtų būti laikoma potencialiai gyvenamąja planeta, teigia mokslininkai. Ir jei atmosferos metano lygis pasieks 1% ar daugiau, tada planetos gyvens ne „potencialiai“, o „greičiausiai“.
Pensilvanijos universiteto atmosferos chemikas Jimas Castingas sako, kad šie rezultatai yra „teisingame kelyje“, nors „idėja, kad metanas galėtų būti biosignacija anoksido atmosferoje, yra gana sena“.
Be to, Cutlingas ir jo bendraautoriai išsiaiškino, kaip turėtų pasireikšti jų metano parašas ir kaip atskirti jį nuo negyvų šaltinių. Remiantis jų modeliu, metanas sausumos tipo anoksinės planetos atmosferoje paprastai turėtų reaguoti su ore vis dar esančiu anglies dioksidu, susimaišyti su azotu ir vandens garais, o lietus nusėsti kaip sunkus junginys. Tolesni skaičiavimai parodė, kad jokie abiotiniai (tai yra negyvieji) metano šaltiniai tvirtoje planetoje nesugebės pagaminti pakankamai dujų, kad galėtų trukdyti šiam procesui - ar tai būtų vulkaninių dujų tarša, cheminės reakcijos giliavandenėse angose ir net asteroidų kritimai. Dujas paaiškinti gali tik gyvi metaną valgančių bakterijų gyventojai. Dar svarbiau, net jei abiotiniai šaltiniai suteikia pakankamai metano,jie beveik neišvengiamai pagamins daug anglies monoksido - dujų, kurios yra nuodingos gyvūnams, bet mėgstamos daugybės mikrobų. Kartu kietoje planetoje su vandenynu metanas ir anglies dioksidas, nesant anglies monoksido, gali būti gerai suprantami kaip nuo deguonies nepriklausomo gyvenimo ženklas.
Tai gera žinia astronomams. Džeimso Webbo teleskopas stengsis tiesiogiai nustatyti deguonies buvimą bet kurioje potencialiai gyvenamoje planetoje, kurią mato savo misijos metu. Kaip jūsų akys gali atskirti matomą šviesą, bet nemato radijo ar rentgeno spindulių, Webb'o regėjimas yra pritaikytas infraraudonųjų spindulių spektrui - tai spektro daliai, kuri yra ideali senovės žvaigždėms ir galaktikoms tirti, tačiau blogai veikia deguonies absorbcijos linijas ten, kur jos yra išsklaidytos ir retos. … Kai kurie mokslininkai baiminasi, kad gyvenimo paieškas teks atidėti, kol bus kitų, daugiau galimybių turinčių teleskopų. Nors Webbas lengvai nemato deguonies, jo infraraudonosios spindulių akys puikiai mato gyvybės be deguonies požymius. Teleskopas gali vienu metu aptikti metaną,anglies dioksidas ir anglies monoksidas kai kurių planetų atmosferose prie raudonųjų nykštukinių žvaigždžių. Pavyzdžiui, sistemoje TRAPPIST-1.
Vis dėlto vargu, ar Webbas įsisavins svarbiausią Cutlingo kriterijų dalį - nustatant santykinį kiekvienų dujų kiekį, ir negali suprasti, pavyzdžiui, ar vulkanai ar peteliškės mikrobai gamina metaną tam tikroje planetoje. Vargu ar Webbas ras anoksido biosferą bet kurioje planetoje po raudona saule.
Kitas dalykas yra svarbus. Gyvenimo svarbiau siekti nei deguonies.
Ilja Khel