Закись азота в космосе может указывать на жизнь

Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде предполагают, что в стандартном списке химических веществ, которые астробиологи используют для поиска жизни на планетах у других звёзд, не хватает одного — закиси азота (веселящего газа).

Химические соединения в атмосфере планеты, которые могут указывать на жизнь (биосигнатуры), обычно включают газы, в изобилии присутствующие в современной атмосфере Земли.

"Много внимания уделялось кислороду и метану как биосигнатурам. Меньше исследователей серьёзно рассматривали закись азота, и мы считаем, что это ошибка", — заявил астробиолог Эдди Швитерман.

Этот вывод и моделирование, которое к нему привело, подробно описаны в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

Чтобы прийти к нему, команда под руководством Швитермана определила, сколько закиси азота (N₂O) могли бы производить живые организмы на планете, похожей на Землю. Затем они создали модели, симулирующие такую планету у разных типов звёзд, и определили количество N₂O, которое мог бы обнаружить такой инструмент, как космический телескоп "Джеймс Уэбб".

"В такой звёздной системе, как TRAPPIST-1 (ближайшей и лучшей для наблюдения атмосфер каменистых планет), можно было бы потенциально обнаружить закись азота в количествах, сравнимых с CO₂ или метаном", — отметил Швитерман.

Существует несколько способов, которыми живые организмы могут создавать N₂O. Микроорганизмы постоянно превращают другие соединения азота в N₂O — это метаболический процесс, который может давать полезную клеточную энергию.

"Жизнь генерирует азотные отходы, которые некоторые микроорганизмы преобразуют в нитраты. В аквариуме эти нитраты накапливаются, поэтому воду нужно менять", — пояснил Швитерман. — "Однако в океане, при определённых условиях, некоторые бактерии могут превращать эти нитраты в N₂O. Затем газ попадает в атмосферу".

При определённых обстоятельствах N₂O может быть обнаружен в атмосфере, но не указывать на жизнь. Команда Швитермана учла это в своём моделировании. Например, небольшое количество закиси азота создаётся молниями. Но вместе с N₂O молнии также создают диоксид азота, что дало бы астробиологам подсказку, что газ имеет небиологическое, погодное или геологическое происхождение.

Те, кто ранее рассматривал N₂O как биосигнатурный газ, часто приходили к выводу, что его будет трудно обнаружить на таком расстоянии. Швитерман пояснил, что этот вывод основан на современных концентрациях N₂O в атмосфере Земли. Поскольку на нашей планете, кишащей жизнью, его не так много, некоторые полагают, что его будет трудно обнаружить и в других местах.

"Этот вывод не учитывает периоды в истории Земли, когда условия в океане позволяли бы значительно большему биологическому высвобождению N₂O. Условия в те периоды могут отражать то, где находится экзопланета сегодня", — сказал Швитерман.

Он добавил, что обычные звёзды, такие как карлики K и M, производят спектр света, который менее эффективен в разрушении молекулы N₂O, чем наше Солнце. Эти два эффекта в сочетании могут значительно увеличить прогнозируемое количество этого биосигнатурного газа на обитаемом мире.

Исследовательская группа считает, что сейчас самое время астробиологам рассмотреть альтернативные биосигнатурные газы, такие как N₂O, потому что телескоп "Джеймс Уэбб" вскоре может начать передавать информацию об атмосферах каменистых планет земного типа в системе TRAPPIST-1.

"Мы хотели выдвинуть эту идею, чтобы показать, что обнаружение этого биосигнатурного газа — не что-то невозможное, если мы будем его искать", — заключил Швитерман.