Астрономы выяснили, на каких планетах может зародиться жизнь

Учёные выявили новый фактор, необходимый, по их расчётам, для зарождения жизни. Речь идёт о достаточно интенсивном ультрафиолетовом облучении. В связи с этим они пересмотрели границы зон вокруг звёзд, в которых могут находиться обитаемые планеты. Выводы исследователей опубликованы в журнале Science Advanced.

Как сообщает пресс-релиз исследования, авторов вдохновила работа, опубликованная в 2015 году группой исследователей Кембриджского университета. В ней рассматривался возможный механизм синтеза химических "строительных блоков" жизни. Эксперты тогда заключили, что ключевым ингредиентом этого процесса является, как ни парадоксально, синильная кислота (для человека смертельный яд).

Учёные посчитали, что углерод, принесённый на Землю метеоритами, вступал во взаимодействие с атмосферным азотом и водородом, образуя синильную кислоту (HCN). Под действием солнечного ультрафиолета это вещество и некоторые его производные вступали в химические реакции, в которых образовывались предшественники рибонуклеотидов ("кирпичиков", из которых состоит РНК), а также липидов (простейших жиров) и аминокислот (компонентов белка). В 2015 году этот процесс был воспроизведён в лаборатории под лучами ультрафиолетовых ламп. Важным компонентом системы (восстановителем) был ион HS-.

Напомним, что именно самовоспроизводящиеся "колонии" молекул РНК, по мнению большинства специалистов, были первыми "живыми организмами" на Земле.

Группа Пола Риммера (Paul Rimmer), также из Кембриджского университета, ведущего автора нового исследования, заинтересовалась этими результатами. Астрономы решили выяснить, сколько именно ультрафиолета для этого нужно и на каком расстоянии от звезды планета получит необходимое количество излучения.

Вначале они проверили тот факт, что ультрафиолет вообще необходим для подобного рода реакций. И действительно, "в темноте" получались совсем другие продукты, неспособные стать строительными блоками живых клеток. Затем учёные скрупулёзно проверили скорость реакции при уровнях облучения, ожидаемых для планет на разном расстоянии от светила.

Результат оказался неожиданным. Реакции с участием HS- оказались слишком медленными даже в условиях ранней Земли! Казалось бы, здесь все прежние построения химиков терпят неудачу. Но учёные нашли на место выбывшего иона другого кандидата — ион SO32-.

Основываясь на этом новом понимании процесса, астрономы вычислили минимальное расстояние до звезды, на котором планета получает нужное количество ультрафиолета. Однако для возникновения жизни в известном нам виде необходима также и жидкая вода. Иными словами, планета должна лежать в зоне обитаемости. Область пространства, в которой выполнены оба условия (хватает ультрафиолета и температура подходит для существования живительной влаги), авторы назвали зоной абиогенеза. Напомним, что абиогенезом именуется процесс гипотетического зарождения жизни из неживой материи.

Зона абиогенеза, естественно, оказалась разной для звёзд разных спектральных классов. Однако почти для всех светил такая область пространства, как выяснилось, существует, хотя и составляет лишь часть зоны обитаемости. Более того, некоторые уже открытые миры (например, Kepler 452b) находятся именно на таком подходящем расстоянии от звезды.

Только для самых холодных светил, таких как звёзды класса K5 и ниже, класса M, этой зоны, вообще говоря, не существует. Согласно расчётам авторов, у таких звёзд нужные условия несовместимы: там, где хватает ультрафиолета, слишком жарко для жидкой воды, и наоборот.

Это плохая новость для астрономов, надеявшихся обнаружить жизнь в системах красных карликов. Впрочем, есть и хорошая: зарождение жизни всё-таки возможно, если на звезде часто происходят вспышки. Такие "взрывы" могут поставить достаточное количество ультрафиолета. Впрочем, порождают они и смертельную радиацию, так что это палка о двух концах.

К слову, не исключено, что предложенный авторами механизм зарождения жизни не единственно возможный, так что сбрасывать красные карлики со счетов пока тоже преждевременно.