Учёные смоделировали Землю без жизни, чтобы искать инопланетян и обитаемые миры

Жизнь меняет состав атмосферы планеты: появляются газы, которые создают живые организмы. Но многие из тех же газов возникают и без участия биологии — в недрах, при вулканической деятельности, под действием света звезды. Поэтому, обнаружив у далёкой планеты определённую смесь газов, нельзя сразу сказать, есть ли на ней жизнь. Нужно знать, как выглядела бы та же планета, если бы жизнь на ней никогда не зародилась.

Такой расчёт построила планетолог Саманта Гилберт-Джанизек из Калифорнийского университета в Риверсайде. Работа выполнена, когда она училась в аспирантуре Вашингтонского университета. За основу взят прежний расчёт Рори Барнса, описывавший ядро, мантию и кору планеты. Гилберт-Джанизек добавила к нему поверхность и атмосферу. В модели учтены 19 свойств каменистой планеты, не связанных с жизнью: сколько тепла она получает от звезды, как тепло и химические вещества поднимаются из недр к поверхности, какие газы выходят из-под земли.

Исследовательница рассчитала судьбу Земли, на которой жизнь не возникла: от её образования 4,5 млрд лет назад и на 500 млн лет вперёд. Получился мир без жизни, но с океанами и атмосферой. «Когда мы разбираем наблюдения атмосферы экзопланеты, этот инструмент поможет определить вероятность того, что увиденное указывает на жизнь на поверхности», — говорит Гилберт-Джанизек.

Модель можно применять к любой планете: достаточно задать её основные параметры и запустить расчёт. Если получившаяся безжизненная атмосфера совпадает с тем, что телескоп имени Джеймса Уэбба — а в будущем и наземные инструменты с зеркалами более 30 метров или проектируемая обсерватория «Обитаемые миры» — видит у реальной экзопланеты, значит, эта планета, вероятно, необитаема. Если же модель без жизни с наблюдениями не сходится, появляется основание предполагать, что атмосферу меняет жизнь.

«После более чем десяти лет труда многих учёных доктор Гилберт-Джанизек завершила модель Земли, которая одновременно воспроизводит свойства ядра, мантии, поверхности и атмосферы, — говорит Барнс. — Такая калибровка даёт уверенность, что будущие расчёты для экзопланет будут точными».

Расхождение с моделью само по себе не доказывает наличие жизни — оно лишь помогает отобрать миры, которые стоит изучать подробнее с помощью телескопов следующего поколения.

Остаётся вопрос: насколько надёжно модель, настроенная по одной планете — Земле, — предскажет поведение недр и атмосфер других каменистых миров, у которых может быть совсем иной состав и другая история?