Жизнь может поддерживать пригодную для обитания среду во враждебных условиях

Фото из открытых источников

Всем известно, что для процветания жизни в любом мире нужны вода, тепло и что-то съедобное. Это как мантра обитаемости. Но какие еще факторы влияют на обитаемость? Что, если ослабить условия, благоприятствующие жизни? Она все равно будет существовать? Если да, то какими они будут?

Это интересные вопросы, которые возникают по мере того, как новые миры продолжают открываться вокруг других звезд. Астробиология (наука о жизни в других мирах) имеет общее (и консервативное) предположение, что среды, подобные Земле, являются лучшими местами для поиска. Проблема в том, что Земля — единственное место, которое соответствует этому определению — на данный момент. Мы знаем примерно о 6000 экзопланет (и их число растет). Лишь немногие из них близки к определению земных, которое устанавливает искусственные ограничения на то, где, по нашему мнению, может существовать жизнь.

Если мы расширим определение обитаемости, расширит ли это места, которые мы можем искать? Какие еще факторы должны учитывать ученые, когда они ищут жизнь в космосе?

Недавняя статья гарвардского ученого Робина Вордсворта и профессора Чарльза Кокелла из Эдинбургского университета рассматривает возможности возникновения определенных типов организмов в мирах, где обитаемость может не соответствовать «стандартному определению». В частности, они изучают жизнеспособность простых форм жизни, основанных на фотосинтезе, в космосе или в других мирах. «Наша идея заключается в том, чтобы исследовать пределы обитаемости неразумной жизни. Мы смогли показать, что нет никаких физических ограничений для простых форм жизни, существующих за пределами планетарных гравитационных колодцев, что изначально не было результатом, которого мы ожидали», — написал Вордсворт.

В статье команды есть много чего разобрать, но в кратком изложении TL:DR говорится, что жизнь МОЖЕТ существовать в различных ситуациях при соблюдении определенных параметров. И они не обязательно должны быть строго похожи на Землю. Но для наилучших шансов эти организмы должны быть фотосинтетическими и жить в месте, куда может проникать солнечный свет от звезды системы.

Нам нужно только взглянуть на другие миры Солнечной системы, чтобы увидеть, что стандартное определение не подходит для них. Например, Венера не может поддерживать жизнь на своей поверхности. Но недавние открытия (и разногласия по поводу) фосфина и теплых слоев в ее атмосфере предполагают, что на ней могут быть пригодные для жизни места высоко над поверхностью. Нет никаких доказательств того, что она существует в этих облаках. Но они могут обеспечить набор условий для определенных видов жизни — и эти условия не соответствуют определению, подобному земным.

Ученые также предлагают Титан, Энцелад и Европу как возможные обитаемые убежища для жизни. Опять же, ничего не было найдено ни на одном из них. Однако возможно, что по крайней мере на Энцеладе и Европе могут быть безопасные гавани для определенных видов жизни. Не земного типа, конечно, поскольку эти формы, вероятно, не выжили бы там.

Итак, спрашивают авторы, насколько сложной должна быть жизнь, чтобы поддерживать себя за пределами Земли? Это приводит к гораздо более интересному вопросу: какова минимальная физическая структура, которая могла бы поддерживать обитаемые условия в другом мире? Могут ли неразумные организмы существовать в различных условиях и изменять их?

Чтобы ответить на эти вопросы, авторы рассмотрели различные параметры, включая обитаемость планеты, атмосферное давление, температуру, летучие потери (с поверхности и атмосферы, что также включает рассмотрение гравитационного колодца), радиацию, свободную энергию и питательные вещества, масштаб и местоположение, а также поддержание и рост. Все эти факторы влияют на возникновение жизни и ее продолжающуюся эволюцию. Они рассматривали простые фотосинтетические формы (то есть те, которые зависят от фотосинтеза) в качестве тестового случая. Это потому, что, как указывает Вордсворт, источником энергии является солнечное излучение. «Когда источником энергии является солнечное излучение, жизнь может процветать и распространяться на гораздо большую площадь, пока ее рост не будет ограничен другими вещами, такими как доступность необходимых питательных веществ или сырья», - указал он.

Эта зависимость от солнечной энергии важна. Однако она играет гораздо меньшую роль в таких местах, как Европа или Энцелад. Эти два мира имеют внутренние источники энергии или химические источники энергии, но они не позволяют происходить фотосинтезу. Если жизнь существует под их ледяными панцирями, она не будет греться на солнце. Это потому, что эти поверхности недостаточно прозрачны, чтобы пропускать солнечный свет. Она должна будет зависеть от центральных источников энергии. Это в значительной степени ограничивает области, где жизнь может процветать. Это не значит, что она не будет там существовать. Она будет происходить в более ограниченных условиях, чем простые фотосинтетические организмы, возникающие при поступлении энергии от звезды.

В результате своих исследований Вордсворт и Кокелл утверждают, что неразумная жизнь может процветать при соответствующих условиях в других мирах. Они не обнаружили никаких ограничений для ее выживания в автономных экосистемах в других местах, при условии, что эти экосистемы могут регулировать свою обитаемость изнутри. Другими словами, жизнь — особенно ее простые формы — может существовать в условиях, которые не всегда похожи на земные.

Еще один результат исследования Вордсворта-Кокелла указывает на преимущества для других областей изучения. Например, жизнеобеспечение людей в космосе. Это позволило бы использовать биотехнологии в медицине, питании, строительстве среды обитания и движении космических кораблей. По сути, мы могли бы создавать биологически сгенерированные среды обитания для таких сред, как Луна или Марс.

Кроме того, идея о том, что такая простая жизнь может существовать в более широком спектре сред, может подтолкнуть астробиологию к тому, чтобы отказаться от идеи, что только места, подобные Земле, должны быть «святым Граалем» поиска жизни. Конечно, как только вы предполагаете, что другие места с более экстремальными условиями могут поддерживать жизнь, вам нужно найти способы ее обнаружения. Такие обнаружения требуют новых стратегий, которые зависят от того, где вы ищете и что вы ищете.

Наконец, нам нужно посмотреть, в какой степени живые существа на нашей планете сформировали ее обитаемость. Нам также нужно понять, каковы были начальные условия, которые сформировали жизнь здесь. Затем ученые могут применить эту информацию в поисках жизни в других местах. Это приводит к дальнейшим размышлениям о том, как мы могли бы (если бы захотели) сформировать биосферы других миров. Очевидно, на ум приходит Марс. Это терраформирование, и ученые продолжают изучать эту возможность.