Много екзопланети вероятно имат токсична атмосфера

Голяма част от екзопланетите, които иначе се намират в „обитаемата зона“ на някоя звезда, могат да имат отровни атмосфери, казват учени, направили констатация, която може значително да ограничи броя на евентуално обитаемите планети с някакви форми на живот, по-сложни от микроби.

Традиционно обитаемата зона на дадена звезда се дефинира като регион около нея, където е възможно една планета да получи достатъчно, но не прекалено много звездна енергия, за да има течна вода на повърхността си.

Границите на тази зона в голяма степен се определят от размера и температурата на звездата на екзопланетите.

Ако звездата е хладна и неясна, обитаемата й зона е „сгушена в близост до нея, както лагеруващите около жаравата на умиращ огън в мразовита нощ“. Ако е гореща и светла, обитаемата зона се намира по-далеч – като същите „кемпери се опитват да не се изгорят от гигантския огън“.

Но атмосферата на планетата също играе роля, подобна на облеклото на къмпингуващите. По-далеч от огъня се нуждаете от топло яке, за да не измръзнете. По-близо, може да не се нуждаете от нищо повече от тениска.

Якетата в тази аналогия са парникови газове, като въглероден диоксид, които поддържат планетата топла, като улавят слънчевата топлина.

„Колкото по-далеч от звездата, толкова повече въглероден диоксид се изисква за да остане планетата не замръзнала“, казва Едуард Швитерман, от Калифорнийския университет Ривърсайд, САЩ.

„В далечната част на обитаемата зона поддържането на света достатъчно топъл, може да изисква десетки хиляди пъти повече въглероден диоксид, отколкото е налице в земната атмосфера“, казва той на среща на Американското астрономическо общество (AAS) в Сент Луис, Мисури, САЩ, тази седмица.

Това не е проблем за микробите – повечето от тях могат да оцелеят в такива условия. Но дори за малко по-сложните форми на живот, това са нива, за които е известно, че са токсични“.

Всъщност, казва Швитерман, планетите във външната половина на обитаемите зони на повечето звезди ще се нуждаят от атмосфера, съдържаща поне 10% въглероден диоксид – „количество, което би било изключително токсично за хората“.

Ако искате планета с нива на въглероден диоксид, в която хората и другите животни от по-висок порядък не биха били отровени, добавя той, подходящата зона се свива до по-малко от една трета от традиционната обитаема зона.

„Представете си„ обитаема зона за сложен живот ”, дефинирана като безопасна зона, където би било реалистично да се подкрепят богати екосистеми, каквито откриваме днес на Земята,“ казва Тимъти Лайънс, биогеохимик в университета Riverside, който също е в екипа.

„Нашите резултати показват, че сложни екосистеми не могат да съществуват в повечето региони на обитаемата зона, както тя е традиционно дефинирана.“

Въглеродният диоксид не е единствен проблем. Друг отровен газ е въглеродния оксид, който обикновено се свързва със замърсяването на въздуха, но който може да бъде произведен и от естествени източници.

Дори и в сравнително малки количества, въглеродният оксид се свързва с хемоглобина в кръвта и блокира транспорта на кислород до клетките, които се нуждаят от него, като клетките умират поради липса на кислород.

На Земята обаче този газ обикновено не се изгражда до смъртоносни нива, освен в затворени пространства (като гараж с работещ автомобилен двигател, например), защото той бързо се унищожава от ултравиолетовите лъчи на слънчевата радиация.

Но повечето звезди са по-слаби от Слънцето, като според изчисленията на Швитерман, не произвеждат достатъчно ултравиолетова светлина, която да изчисти въглеродния оксид от атмосферите на планетите в която и да е част от традиционните им обитаеми зони.

Отново, това може да е подходяща среда за някои видове микроби, но “ със сигурност няма да бъде добро място за човешкия или животинския живот, какъвто го познаваме“.

Възможно е, разбира се, извънземните видове да могат да използват нещо друго освен хемоглобин в кръвта си.

Спомнете си в „Стар Трек“ например, съществата като г-н Спок имаха зелена кръв – защото използват съединение, съдържащо мед за транспортиране на кислорода, а не хемоглобин, съдържащ желязо.

И макар това да е научна фантастика, някои земни мекотели действително използват медно съединение, наречено хемоцианин като алтернатива на хемоглобина. Тяхната кръв е синя, а не зелена, но също така е по-малко отровена от въглеродния оксид.

Въпреки това, по-висшите животни се нуждаят от повече кислород от мекотелите и използват хемоглобин.

„Хемоглобинът е най-ефективното съединение, пренасящо кислород, за което знаем“, казва Швитерман.

Освен това, добавя той, дори ако извънземната еволюция е намерила начин да се справи с проблема с въглеродния оксид, това не е единственият газ, който може да се изгради до токсични нива при ултравиолетово лъчението на слаби звезди.“Така че има много потенциални проблеми“, казва той.

Разбира се, той не предполага да се откажем да търсим извънземен живот. Вместо това, когато се откриват хиляди нови екзопланети, изследванията на екипа му могат да помогнат на учените да насочат вниманието си към най-вероятните кандидати.

„Нашите резултати показват, че сложният живот изисква неща, за които преди не сме знаели“, казва той.

„Това е първият път, когато физиологичните граници на живота на Земята се взимат предвид за да се прогнозира разпределението на по-сложен живот на други места във Вселената.“

Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal.