Земля была бы пригодной для обитания и без жизни – неожиданные выводы ученых

Американские исследователи представили результаты масштабной работы, способной изменить подход к поиску жизни за пределами Солнечной системы. Группа ученых смоделировала эволюцию Земли в условиях полного отсутствия каких-либо организмов и пришла к выводу: даже без биосферы планета могла бы миллиарды лет сохранять условия, пригодные для существования жидкой воды. Об этом сообщает medicalxpress.com.

Авторы исследования создали одну из наиболее детализированных компьютерных моделей «безжизненной Земли». В виртуальной симуляции они проследили развитие планеты на протяжении 4,5 млрд лет — от раннего этапа формирования до состояния, сопоставимого с доиндустриальной эпохой. При этом полностью исключалось влияние бактерий, растений и животных. В расчет принимались исключительно геологические и физико-химические процессы: охлаждение недр, вулканизм, дегазация мантии, формирование атмосферы, взаимодействие океана и горных пород, углеродный цикл небиологического происхождения и отражательная способность поверхности.

Жизнь не нужна для жизни – моделирование развития Земли

Ключевой результат оказался неожиданным даже для самих авторов. Модель сумела воспроизвести 19 базовых параметров доиндустриальной Земли, включая среднюю температуру поверхности, концентрацию углекислого газа, химические характеристики океанской воды и устойчивость климатической системы. Иными словами, при определенном наборе геодинамических условий планета теоретически способна поддерживать умеренный климат и жидкую воду без участия жизни как таковой. Основным регулятором в этом сценарии выступают тектонические процессы и вулканическая активность, обеспечивающие стабильный углеродный обмен между атмосферой и литосферой.

Российские специалисты по планетологии отмечают, что полученные данные усиливают дискуссию о роли тектоники плит в формировании обитаемости. Ранее считалось, что именно биосфера выступает главным стабилизатором углеродного цикла. Однако новая модель демонстрирует, что геохимические механизмы сами по себе способны сглаживать экстремальные колебания климата. Это означает, что критерии «пригодности для жизни» могут оказаться шире, чем предполагалось ранее.

Земля может быть обитаемой без жизни – оценки выводов ученых

Практическое значение работы выходит далеко за рамки теоретических построений. В ближайшие десятилетия астрономы намерены существенно расширить прямые наблюдения экзопланет. В частности, в планах NASA — создание орбитальной обсерватории Habitable Worlds Observatory, рассчитанной на прямое изучение атмосфер каменистых планет у других звезд. Аппарат должен анализировать спектры отраженного света и выявлять так называемые биосигнатуры — химические признаки возможной жизни.

Однако новая работа подчеркивает сложность интерпретации подобных сигналов. Если планета способна сохранять стабильный климат и океаны без биосферы, то наличие воды или умеренной температуры само по себе не является доказательством обитаемости. Требуется четкое понимание того, как выглядит спектральный «портрет» планеты с жизнью и без нее.

В рамках исследования ученые рассчитали гипотетический спектральный отпечаток «мертвой Земли» для удаленного телескопа. Такой эталон позволит в будущем отличать химические следы, возникающие исключительно вследствие геологических процессов, от признаков биологической активности. По оценкам специалистов, особенно важным станет анализ сочетаний кислорода, метана и углекислого газа, поскольку их одновременное присутствие в устойчивых пропорциях трудно объяснить без участия живых организмов.

Работа также косвенно затрагивает проблему «ложноположительных» сигналов в астробиологии. Ранее в научных публикациях уже поднимался вопрос о том, что кислород может накапливаться в атмосфере планеты в результате фотохимических реакций без участия жизни. Новая модель подтверждает: планетарные системы способны демонстрировать климатическую устойчивость и химическое равновесие даже в полностью абиотическом сценарии.