Лабораторное моделирование атмосферы обитаемой планеты, такой как Земля, сильно изменило представления ученых о том, какие признаки жизни нужно искать на далеких экзопланетах.
Жизнь на экзопланетах предложили искать по‑новому

Ученые из Университета Джонса Хопкинса обнаружили, что небольшое содержание серы на планете, пригодной для образования жизни, приводит к многократному увеличению ее соединений в атмосфере. Результаты лабораторных исследований, опубликованные в Nature Astronomy, заставили ученых по‑другому взглянуть на параметры поиска возможно обитаемых экзопланет из далеких уголков галактик.

Сера является одним из главных химических элементов, которые выделяются в процессах жизнедеятельности растений и животных. Она есть в составе многих органических молекул, в том числе аминокислот и ферментов. Наличие серы в атмосфере экзопланет может свидетельствовать об их обитаемости. Но в каких соединениях и в каком виде искать серу на этих планетах?

Провести лабораторные исследования с серой не так просто, как может показаться на первый взгляд. Элемент считается довольно активным и может реагировать со всем, с чем соприкоснется, включая оборудование. Команда Чао Хэ (Chao He), помощника научного сотрудника в Департаменте Земли и Планетарных наук в Университете Джона Хопкинса специально спроектировала под эксперимент исследовательскую камеру Planetary HAZE (PHAZER), в которой воссоздала условия земной атмосферы.

Камеру заполнили углекислым и угарным газом, водородом, водой, азотом и гелием. Источниками энергии служили тлеющий плазменный разряд переменного тока и ультрафиолетовая лампа, имитирующие естественные катализаторы химических реакций. Плазменный разряд в опыте моделировал мощные источники природной встряски: разряды молнии и частицы космического излучения. Ультрафиолет, в свою очередь, является двигателем большинства химических реакций в атмосфере.

В первом опыте в смесь реагентов добавили 1,6% серы. Во втором — сера отсутствовала. Искусственно воссозданную атмосферу Земли оставляли на какое-то время в покое, а затем анализировали количество твердых частиц, образовавшихся в ходе реакций.

В смеси, где присутствовала сера, обнаружили в 3 раза больше твердых частиц, взвешенных в газе. Полученный «туман» состоял преимущественно из органических соединений серы, а не из неорганических серной кислоты и октасеры (S8), как предполагали исследователи.

Ученые надеются, что полученные результаты лягут в основу спектрометрического анализа обнаруживаемых в будущем экзопланет. «Новая информация означает, что теперь, наблюдая спектры атмосферы экзопланет, исследователи должны искать органические соединения серы, — рассказал Чао Хэ, — По крайней мере, их присутствие не должно быть необычным и неожиданным».