Что такое биосигнатура?

Биосигнатура - это химический или физический процесс, который может быть обнаружен на расстоянии и указывает на присутствие живых организмов в определенном регионе. Эта концепция часто используется в области астробиологии, которая является разделом биологии, который ищет жизнь вне суши, воздуха и морской среды Земли. Поиски биомаркера, указывающего на прошлое или настоящее существование жизни на планете Марс, стали уделять все больше внимания астробиологии с тех пор, как туда направлялись миссии американских викингов I и II для поиска жизни в середине 1970-х - начале 1980-х годов, и исследования. В других регионах Солнечной системы продолжались поиски. Однако с 2011 года это поле начало расширяться из-за того, что за пределами Солнечной системы Земли были обнаружены десятки внесолнечных планет. Небольшое меньшинство этих планет теоретизируется, чтобы быть подобным Земле по размеру и структуре, и у них может быть биосигнатурная астрохимия, которая указывает на способность поддержать жизнь.

Понимание необходимых условий обитаемости планеты, по крайней мере, примитивными формами жизни, такими как бактерии, развивалось в 20 и 21 веках. Это связано с тем, что наука обнаружила биосигнатуру организмов на Земле в таких регионах, как глубокие подводные вулканические жерла, которые ранее считались совершенно негостеприимными для всех форм жизни. Устойчивость таких организмов к жизни в условиях отсутствия света и кислорода, а также при экстремальных уровнях температуры и давления позволяет предположить, что биосигнал для жизни в других мирах может быть шире, чем предполагалось ранее.

Присутствие жидкой воды все еще считается существенным для существования любой жизни за пределами Земли. Хотя когда-то считалось, что жидкая вода является редкой в ​​Солнечной системе, существующей только на самой Земле, эта точка зрения изменилась в 21 веке. И Европа, и Каллисто, спутники планеты Юпитер, могут обладать жидкими подземными океанами воды, а Энцелад, который является луной Сатурна, теперь, как известно, имеет вулканы на водной основе, которые также могут поддерживать основные живые организмы. Американский Феникс Марс Ландер также обнаружил свидетельства наличия льда на водной основе в регионе, удаленном от полярных шапок на Марсе в 2008 году, что может указывать на биосигнатуру бактериальной активности, которая когда-то существовала или до сих пор существует только под поверхностью красной планеты.

Начиная с 2011 года, обнаружение биоиндикатора для отдаленных миров является более сложной задачей, поскольку поиск самих миров является сложной задачей. Фокус исследования может начаться с сужения диапазона звездных систем до систем красных карликов. Это оба наиболее распространенных типа звезд, составляющих около 75% всех звезд в галактике Млечный путь, и наиболее вероятный тип, обладающий планетными системами, которые могут быть пригодными для обитания из-за их возраста и присутствия в основной последовательности звезд галактики. ,

Карликовые звезды класса M в среднем значительно меньше и холоднее, чем Солнце Земли, поэтому планетам, вращающимся вокруг них, потребуется толстая атмосфера, чтобы захватить больше света от своих родительских солнц, чем Земля. Вероятность предполагает, что, если жизнь существует за пределами Земли, ее можно найти на планетах вокруг красных карликов с большей вероятностью, чем где-либо еще. Классы звезд, такие как F, G и K, которые теплее и ярче, чем Солнце, также относительно редки по сравнению с красными карликами, поэтому исследования сосредоточены на изучении звездных областей класса M для планет с биосигнатурной активностью.

Определенные газы по отдельности или вместе будут четкой биосигнатурой для наличия потенциальных форм жизни. Эти газы также будут дольше жить в атмосферах на планетах, вращающихся вокруг красных карликов, и их будет легче обнаружить, чем на планетах, вращающихся вокруг более горячих звезд. Эти биосигнатурные соединения включают метан - CH ₄ , закись азота - N ₂ O, хлорметан - CH ₃ Cl и озон в форме O ₂ или O ₃ .

Обнаружение организмов на Земле, живущих в серных средах вблизи вулканических жерл, также позволяет предположить, что жизнь может процветать на бескислородных планетах с низким содержанием кислорода или вообще без него. Таким образом, органические соединения серы также были бы сильным показателем жизни, если бы они были обнаружены во внеземных атмосферах, включая метантиол - CH ₃ SH и дисульфид углерода - CS ₂ . Присутствие соединений на основе серы будет отражать биосигнатурные теории о ранней жизни на Земле, которые существовали до того, как кислород получил широкое распространение, и являлись доминирующим условием жизни на Земле, по крайней мере, 1 500 000 000 лет.