Пошук позаземного життя: вчені висунули несподівану гіпотезу "критичних елементів"

Життя, як відомо, є складним явищем, і не лише у філософському сенсі. Але одна проста річ, яку ми знаємо про нього, полягає в тому, що воно вимагає енергії, і для отримання цієї енергії йому потрібні певні фундаментальні елементи. Простіше кажучи, якщо планета не має багатьох складових «будівельних блоків» життя, то ймовірність його існування там вкрай низька. Нове дослідження виявило, як можна використати це обмеження, щоб звузити пошук планет, які потенційно можуть бути придатними для життя.

Про це пише Universe Today.

Енергія життя та роль металів

Життя отримує значну частину своєї енергії від фізичного явища, яке називається «термодинамічна нерівновага». Простими словами, це означає, що система в природі має деяку потенційну енергію — теплову, механічну, хімічну або променеву. Один із найпоширеніших способів, яким життя використовує цю нерівновагу, — це процеси окислювально-відновних (редокс) реакцій.

Редокс-реакції поширені в хімії і зазвичай включають передачу електрона, що супроводжується виділенням енергії. Саме цю енергію життя використовує для своєї життєдіяльності. Щоб полегшити ці типи реакцій, живі організми використовують білки, які називаються оксидоредуктазами. Кожен із цих білків, своєю чергою, вимагає принаймні один метал як частину своєї хімічної структури.

Варто уточнити, що йдеться про метали в хімічному сенсі. Наприклад, нікель і залізо є ключовими компонентами білків, що беруть електрони з водню, тоді як мідь є ключовим компонентом білків, що відновлюють кисень. Археологи та палеонтологи помітили, що наявність цих металів вплинула на хід еволюції життя на Землі.

Їх доступність змінювалася внаслідок таких подій, як тектоніка плит, вулканічна активність або «Велика киснева катастрофа», що сталася 2,3 мільярда років тому, коли ціанобактерії виділили стільки кисню в атмосферу, що це різко змінило біосферу планети. Ця зміна призвела до масового вимирання, але також дала життю можливість розвинути аеробне дихання, що врешті-решт проклало шлях для розвитку тваринного світу.

Нові можливості для астробіології

З огляду на відомий вплив наявності цих елементів на еволюцію життя, вчені Джованні Ковоне та Донато Джованеллі висувають логічний аргумент: якщо метали настільки важливі, чому б нам не перевіряти зірки і планети на їхню наявність як спосіб попереднього відбору цілей для астробіологічних досліджень?

«Звузивши пошук до зірок і планет, які мають достатню кількість цих критично важливих матеріалів, вчені могли б заощадити дефіцитні ресурси спостережень для цілей з вищою ймовірністю наявності життя», — зазначає видання.

На сьогодні існують тисячі екзопланет, які могли б стати цікавими цілями для таких досліджень, і, ймовірно, мільйони інших, які ми відкриємо з часом. Сортування та визначення пріоритетності цих планет стає дедалі важливішим, оскільки людство обмежене в кількості обсерваторій, здатних шукати конкретні біосигнатури.

Зазвичай цей процес відбору проводиться шляхом оцінки наявності трьох речей: вільної енергії, рідкої води та CHNOPS (вуглець, водень, азот, кисень, фосфор і сірка). Однак автори дослідження стверджують, що ці елементи є відносно поширеними в галактиці, і обмеження, пов’язані з металами з вищим атомним номером, які необхідні для редокс-реакцій, є набагато більш значущим параметром, ніж три типові критерії пошуку.

На щастя, майбутні місії, як-от обсерваторія PLATO від ESA, вже будуть перевіряти спектри екзопланет на наявність CHNOPS, і дані про біометали будуть збиратися в тому ж наборі даних. Все, що вченим потрібно буде зробити, це додати додаткову категорію скринінгу для систем, які відібрані для подальшого вивчення.

Звісно, пошук життя — це складна сфера, адже як повідомлялося в інших дослідженнях, зірка з високим вмістом металів, як правило, має менше ультрафіолетового випромінювання, що призводить до меншого утворення критично важливих озонових шарів. У пошуку життя існує безліч складних факторів, і постійний пошук нових даних — це найкращий спосіб постійно вдосконалювати наші методи. Це дослідження додає ще одне, особливо унікальне, міркування до загальної картини.

Як дізнатися, хто дзвонить із незнайомого номера / © www.freepik.com/free-photo Зустріч Володимира Зеленського та європейських лідерів з Дональдом Трампом у Білому домі / © White House Даніель Салем / © Прес-служба каналу ТЕТ Мобілізація в Україні / © ТСН.ua