Жизнь может поддерживать обитаемую среду во враждебных условиях
Общепринято, что для процветания жизни нужны вода, тепло и питательные вещества. Но как другие факторы влияют на обитаемость? Что, если ослабить благоприятные для жизни условия? Сохранится ли она? Эти вопросы актуальны в свете открытия тысяч экзопланет, лишь немногие из которых похожи на Землю.
Недавняя статья "Self-sustaining Living Habitats in Extreme Environments", опубликованная на сервере препринтов arXiv учёными Робином Вордсвортом (Гарвард) и Чарльзом Кокеллом (Эдинбургский университет), исследует возможность существования простых фотосинтезирующих организмов в условиях, не соответствующих "стандартному" земному определению обитаемости.
Ключевой вывод: жизнь МОЖЕТ существовать в различных ситуациях, если соблюдены определённые параметры, и они не обязаны быть строго земными. Для наилучших шансов организмам нужно быть фотосинтезирующими и находиться в месте, куда проникает свет звезды системы.
За пределами земного шаблона
Примеры Венеры, Титана, Энцелада и Европы показывают, что стандартное определение к ним неприменимо. На этих мирах могут быть обитаемые ниши (например, облака Венеры или подлёдные океаны), но условия там не будут земными. Авторы задаются вопросом: какова минимальная физическая структура, способная поддерживать обитаемые условия на другом мире? Могут ли неразумные организмы существовать и изменять различные условия?
Исследование параметров для жизни
Авторы рассмотрели ряд параметров, влияющих на возникновение и эволюцию жизни:
- Обитаемость планеты
- Атмосферное давление и температура
- Потеря летучих веществ (связанная с гравитационным колодцем)
- Радиация
- Свободная энергия и питательные вещества
- Масштаб и местоположение
- Поддержание и рост
В качестве тестового случая были рассмотрены простые фотосинтезирующие формы жизни. Солнечная радиация как источник энергии является ключевой: "Когда солнечная радиация является источником энергии, жизнь может процветать и распространяться на гораздо большей площади, пока её рост не ограничится другими факторами, такими как доступность необходимых питательных веществ или сырья", — отмечает Вордсворт.
На таких мирах, как Европа или Энцелад, где солнечный свет не проникает под лёд, фотосинтез невозможен. Любая потенциальная жизнь там будет зависеть от внутренних или химических источников энергии, что ограничивает области её возможного распространения.
Результаты и последствия
Исследование показало, что неразумная жизнь может процветать при правильных условиях на других мирах. Учёные не обнаружили физических ограничений для её выживания в самодостаточных экосистемах в других местах, при условии, что эти экосистемы могут внутренне регулировать свою обитаемость. Простые формы жизни могут существовать в условиях, не всегда похожих на земные.
Практическое значение:
- Биотехнологии для человека в космосе: Идея может быть полезна для систем жизнеобеспечения, медицины, производства пищи, строительства сред обитания и двигательных установок космических кораблей. Фактически, можно создавать биологически сгенерированные среды обитания для Луны или Марса.
- Расширение поисков жизни: Астробиология может выйти за рамки идеи, что только "землеподобные" места — это "Святой Грааль" в поисках жизни. Это потребует разработки новых стратегий обнаружения жизни в экстремальных средах.
- Понимание роли жизни на Земле: Необходимо изучить, как живые существа на нашей планете сформировали её обитаемость, и понять исходные условия, сформировавшие жизнь. Это знание можно применить в поиске жизни в других местах и в размышлениях о возможном терраформировании других миров, например, Марса.