Поиск внеземной жизни: учёные выдвинули неожиданную гипотезу "критических элементов"

Жизнь, как известно, является сложным явлением и не только в философском смысле. Но одна простая вещь, которую мы знаем о нем, состоит в том, что оно требует энергии, и для получения этой энергии ему требуются определенные фундаментальные элементы. Проще говоря, если у планеты нет многих составляющих «строительных блоков» жизни , то вероятность его существования там крайне низкая. Новое исследование выявило, как можно использовать это ограничение, чтобы сузить поиск планет, которые могут быть пригодными для жизни.

Об этом пишет Universe Today.

Энергия жизни и роль металлов

Жизнь получает значительную часть своей энергии от физического явления, которое называется термодинамическое неравновесие. Простыми словами это означает, что система в природе имеет некоторую потенциальную энергию — тепловую, механическую, химическую или лучевую. Один из самых распространенных способов, которым жизнь использует это неравновесие, это процессы окислительно-восстановительных (редокс) реакций.

Редокс-реакции распространены в химии и обычно включают в себя передачу электрона, сопровождающуюся выделением энергии. Конкретно эту энергию жизнь употребляет для собственной жизнедеятельности. Чтобы облегчить эти типы реакций, живые организмы используют белки, называемые оксидоредуктазами. Каждый из этих белков, в свою очередь, требует как минимум один металл как часть своей химической структуры.

Следует уточнить, что речь идет о металлах в химическом смысле. Например, никель и железо являются ключевыми компонентами белков, берущих электроны из водорода, в то время как медь является ключевым компонентом белков, восстанавливающих кислород. Археологи и палеонтологи заметили, что наличие этих металлов повлияло на ход эволюции жизни на Земле.

Их доступность изменялась вследствие таких событий, как тектоника плит, вулканическая активность или «Большая кислородная катастрофа», произошедшая 2,3 миллиарда лет назад, когда цианобактерии выделили столько кислорода в атмосферу, что резко изменило биосферу планеты. Это изменение привело к массовому вымиранию, но также позволило жизни развить аэробное дыхание, что в конце концов проложило путь для развития животного мира.

Новые возможности для астробиологии

Учитывая известное влияние наличия этих элементов на эволюцию жизни, ученые Джованни Ковоне и Донато Джованелли выдвигают логический аргумент: если металлы настолько важны, почему бы нам не проверять звезды и планеты на их наличие как способ предварительного отбора целей для астробиологических исследований?

«Сузив поиск к звездам и планетам, имеющим достаточное количество этих критически важных материалов, ученые могли бы сэкономить дефицитные ресурсы наблюдений для целей с более высокой вероятностью наличия жизни», — отмечает издание.

На сегодняшний день существуют тысячи экзопланет, которые могли бы стать интересными целями для таких исследований, и, вероятно, миллионы других, которые мы откроем со временем. Сортировка и определение приоритетности этих планет становится все более важной, поскольку человечество ограничено в количестве обсерваторий, способных искать конкретные биосигнатуры.

Обычно этот процесс отбора проводится путем оценки трех вещей: свободной энергии, жидкой воды и CHNOPS (углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера). Однако авторы исследования утверждают, что эти элементы относительно распространены в галактике, и ограничения, связанные с металлами с высшим атомным номером, которые необходимы для редокс-реакций, являются гораздо более значимым параметром, чем три типовых критерия поиска.

К счастью, будущие миссии, например обсерватория PLATO от ESA, уже будут проверять спектры экзопланет на наличие CHNOPS, и данные о биометаллах будут собираться в том же наборе данных. Все, что ученым нужно будет сделать, это добавить дополнительную категорию скрининга для систем, которые отобраны для дальнейшего изучения.

Конечно, поиск жизни — это сложная сфера, ведь, как сообщалось в других исследованиях, звезда с высоким содержанием металлов, как правило, имеет меньше ультрафиолетового излучения, что приводит к меньшему образованию критически важных озоновых слоев. В поиске жизни существует множество сложных факторов, и постоянный поиск новых данных – это самый лучший способ постоянно совершенствовать наши методы. Это исследование добавляет еще одно особенно уникальное соображение к общей картине.

Как узнать, кто звонит из незнакомого номера / © www.freepik.com/free-photo Встреча Владимира Зеленского и европейских лидеров с Дональдом Трампом в Белом доме / © White House Даниэль Салем / © Партия регионов Мобилизация в Украине / © ТСН.ua