Умиращите екзопланети миришат на гнило зеле

Метанетиол, изопрен… След милиарди години миризмите на Земята силно може да се различават от днешните, тъй като ще ги отделят съвсем други – анаеробни – същества.

Веществата, които произвеждат тези отвратителни аромати, се следят от астрономите заедно с кислорода и озона, намекващи за анаеробен живот.

Астробиологът Джек О’Мали-Джеймс от университета в Сейнт Андрюс (Великобритания) заедно с колегите си изяснява доколко универсални са разискваните днес признаци на живот на екзопланетите.

Учените са моделирали признаците, с които разполага животът не в днешния му земен вид, а тези, които трябва да издадат живите организми, които в директен смисъл се намират на прага на смъртта.

Както е известно, само след няколко милиарда години светимостта на Слънцето ще се увеличи до такава степен, че като премахнем човешката дейност, чиито перспективи към този момент все още не са ни напълно ясни – всички тези жирафи и бели мечки, които ни заобикалят днес, ще изчезнат по принцип, както и големите животни изобщо. Океаните ще се изпарят, а температурата ще се покачи до непоносима и ще остави само екстремофилни бактерии.

За да възпроизведат това, изследователите „превъртели” историята на планетата с 2,8 млрд. години напред.

Повишението на температурите, което ще се случи по това време, ще накара силикатните скали толкова активно да свързват въглеродния диоксид, че в атмосферата той ще остане толкова, че растенията и цианобактериите няма да могат да го поддържат въз основа на интензивна фотосинтеза. В резултат концентрацията на кислород ще спадне, а липсата на фотосинтезиращи организми ще унищожи основаните на нея екосистеми – тоест повечето земни екосистеми изобщо, заедно с гръбначните и основна част от безгръбначните.

Но макар че на сложните организми след 1,20–1,85 млрд. години ще им дойде краят, още около 1–1,5 млрд. години микробите ще могат да съществуват в анаеробния свят. В планините и пещерите – където температурата ще бъде по-ниска, отколкото на планетата като цяло, те ще просъществуват доста дълго, вероятно до превръщането на Земята в течен океан от лава, постоянно нагряван от разширяващото се Слънце.

Как такива изменения в биосферата ще се отразят на възможностите на астрономите да откриват подобни на бъдещата Земя екзопланети? Още след 1,12 млрд. години извънземните учени няма да открият следи от кислород в земната атмосфера – поради гибелта на висшите растения неговата концентрация ще спадне до пренебрежима. С други думи, ако открият такава планета сега, с вероятност 100% биха я взели за необитаема – няма озон, няма кислород, няма живот, както твърди днешната система за търсенето на извънземни същества.

Но тази „кислородна слепота” може да се преодолее. Според изследователите изопренът (чийто полимер се явява каучукът), най-разпространеният въглеводород в организма на човека и редица други живи същества, в безкислородна атмосфера би трябвало да повиши значително своята концентрация, тъй като няма да име вече с какво да реагира. С времето той ще достигне равнища, подлежащи на откриване със спектроскопско изучаване на атмосферата на екзопланетите.

Още преди това смъртта на животните и висшите растения ще доведе до масово гниене на белтъците, съпровождано от отделянето на метанетиол – ужасно миришеща субстанция, която може да се открие дори при сравнително ниски концентрации в атмосферата, особено ако отсъства кислород, с който е способна да реагира. Впрочем без озоновия слой метанетиолът бързо ще се разлага от слънчевата светлина до етан – газ, който също може да е косвен индикатор за наличието на живот на планета от земната група.

За по-малко надежден детектор ще послужи метанът, чиято концентрация в атмосферата на Земята и сходните с нея планети с времето ще се повиши десеторно спрямо днешното ниво. Уви, той може да бъде продукт на вулканична дейност (освен на бактерии), тоест този признак на умиращ планетен живот не е съвсем добър.

Друга следа от микробен живот може да станат необичайно мощните облаци над горещи, сухи, почти безводни планети (здравей, Венера). Както подчертават учените, днес в земната тропо- и стратосфера вече има достатъчно бактерии (20% от всички частици в горната тропосфера са бактерии), макар тяхната роля там да не е ясна. Но е точно известно, че те и продуктите на тяхната жизнена дейност могат да служат за ядра на образуване на необичайно големи капки, провокиращи възникването на облаци дори при много суха атмосфера.

Всичко това е забележително, ще кажете вие, но нима това не е съзнателно опростяване на задачата? Очевидно, че ако сме се заели да моделираме Земята на бъдещето, то трябва да отчитаме и влиянието на разумния живот, който може здраво да изкриви всички описани явления. Едва ли нашите потомци или образно казано всякакви други разумни маймуни/делфини/мишки с възторг ще сложат лапа на гърдите в очакване на неизбежното измиране на животните и висшите растения.

„Разумният живот е фактор, който трудно се поддава на отчет в предсказания от такъв род – обяснява О’Мали-Джеймс. – Определено е възможно разумният живот да предприеме мерки по смекчаване на измененията чрез някакви видове геоинженерство (изкуствено „доработване” на планетата) или дори придвижването на планетата от нейната орбита на по-далечна от светилото, но по-хладна.”

Но и тук не всичко е безнадеждно. „Да се предскаже какви ще бъдат следите от живот при такова влияние (на извънземна цивилизация),ще бъде много трудно, но може би изкуственото въздействие просто ще накара биосферата на планетата да изглежда по-млада, отколкото сме очаквали, изхождайки от нейната възраст”, разсъждава ученият. Това безспорно е многообещаваща идея, но тя има някои естествени ограничения.

Първо, дали биосферата е „по-млада” или „по-стара”, отколкото според нашите критерии би трябвало да бъде, ние ще разберем само ако става дума за живеещи кратко в биологично отношение екзопланети, такива като нашата Земя, въртяща се около жълто джудже, което бързо променя своята светимост с по-висока.

Това е дом за сложни организми на не повече от няколко милиарда години (пренебрегвайки влиянието на разумния живот). Напротив, повечето звезди във Вселената, така наречените червени джуджета с повърхност, няколко пъти по-студена от слънчевата, променят светимост доста по-бавно. Времето на техния живот не е десетки милиарди години като на Слънцето, а до трилион. Следователно те ще дадат на многоклетъчните на своята повърхност до сто милиарда години време. Изключително ще ни е трудно да разберем дали техните биосфери са „по-млади”, отколкото е нужно, ако не и невъзможно.

Второ, дори в системи с жълти и оранжеви джуджета всичко, което днес със сигурност можем да кажем според опита на наблюденията на техните екзопланети, то това е, че отдалечението на тела от земната група от звездите от типа на нашето Слънце в Слънчевата система засега не съвпада почти с никоя друга планетна система.

И все пак идеята на О’Мали-Джеймс за откриването на такива следи като изопрен, метан и голямо количество метан, както и „суха облачност”, може да изиграе роля дори в случай че повечето извънземни цивилизации оставят своите планети обитаеми по максимално таен начин.

Колкото и да се стараят да се скрият, ако продължителните наблюдения с бъдещите телескопи покаже, че процентът на „умиращите екзоземи” около жълти джуджета е сравнително малък спрямо младите планети със следи от кислород и вода, то по-скоро това ще означава, че тамошните разумни граждани все пак са положили ръка/пипало над ситуацията.

Следващото поколение космически телескопи ще ни позволи с необходимата точност да анализираме атмосферите на планетите на десетки светлинни години наоколо и тогава с голяма вероятност ще получим отговор на въпроса „уникална ли е Земята?”.

Сега екипът на О’Мали-Джеймс си е поставил задача да види моделиране на обратния случай на измиране на биосферата – не от жега, а от студ. За това учените се готвят да моделират близко разположения Марс и да го населят с „виртуални” бактериални общества.

А след това, влошавайки условията за тяхното съществуване, ще симулират загуба на газовата и водната обвивка, както се е случило с Червената планета. Така учените се надяват да открият точни признаци на марсианския сценарий на измиране на живота и с тяхна помощ да откриват не само „екзоземи”, но и „екзомарсове”.

Отчет за изследването е публикуван в International Journal of Astrobiology, а с предварителната му версия можете да се запознаете тук.

Източник: Astrobiology Magazine