Кислород в атмосфере экзопланет может быть ложным признаком жизни

Новое исследование описывает несколько сценариев, в которых безжизненная каменистая планета у солнцеподобной звезды может эволюционировать до состояния с кислородом (O₂) в атмосфере. Это предупреждает о возможности «кислородных ложноположительных результатов» в поисках признаков жизни.

Ключевые выводы и необходимость новых телескопов

• Работа, опубликованная 13 апреля в AGU Advances, подчеркивает, что будущим телескопам необходимо не только обнаруживать кислород, но и характеризовать всю планетную среду, ища множественные доказательства жизни.
• «Это полезно, потому что показывает, что есть способы получить кислород в атмосфере без жизни, но есть и другие наблюдения, которые можно сделать, чтобы отличить эти ложные срабатывания от настоящих», — сказал первый автор Джошуа Криссансен-Тоттон.
• Астрономам потребуется телескоп, чувствительный к широкому диапазону длин волн, чтобы обнаруживать различные типы молекул в атмосфере планеты и понимать контекст обнаружения кислорода.

Моделирование планетарной эволюции

Исследователи использовали детальную вычислительную модель эволюции каменистых планет, от их расплавленного начала до миллиардов лет остывания и геохимических циклов. Модель учитывает множество процессов, включая:

• Расщепление воды (H₂O) ультрафиолетом в верхних слоях атмосферы с последующей потерей водорода и накоплением кислорода.
• Удаление кислорода из атмосферы за счет реакций с газами, выделяющимися из магмы (дегазация), и выветривания пород.

Три сценария накопления кислорода без жизни

1. Планета с избытком воды: Очень глубокие океаны создают огромное давление на кору, что подавляет геологическую активность (плавление, выветривание), удаляющую кислород из атмосферы.
2. Планета с дефицитом воды: Поверхность магмы застывает быстро, а вода остается в атмосфере, образуя «паровую атмосферу». В течение окна около миллиона лет в верхних слоях атмосферы много воды, а затвердевшая поверхность не поглощает образующийся кислород.
3. Венероподобный сценарий (высокое соотношение CO₂/H₂O): Парниковый эффект делает планету слишком горячей для конденсации воды на поверхности. Почти все летучие вещества, включая воду, находятся в атмосфере, а в мантии почти не остается резервуара для дегазации, которая могла бы поглотить кислород.

Важно: При моделировании Земли с её предполагаемым начальным запасом летучих веществ, без жизни кислород в атмосфере не появляется. Однако изменение начальных условий приводит к иным результатам.