Более старые инопланетные миры, возможно, до сих пор застряли в эпохе слизи

Фото из открытых источников

В сообществе астробиологов активно обсуждается вопрос о том, где лучше всего использовать наши лучшие телескопы для поиска наилучшего варианта наблюдения внеземной жизни. Эти дебаты ведутся уже несколько десятилетий и будут продолжаться ещё некоторое время, но теперь появился ещё один вариант для рассмотрения. В новой статье International Journal of Astrobiology Кристофер Даути из Университета Северной Аризоны рассказывает о том, как общее количество углерода, которое планета способна доставить для нужд биологии, является хорошим показателем степени развития жизни на ней.

Как правило, астробиологи используют возраст звезды планеты в качестве показателя вероятности существования на ней разумной жизни. Логика проста: если звезда существует дольше, чем наше Солнце, то её планеты, вероятно, существуют дольше, чем Земля. Следовательно, у них было ещё больше времени, чем у Земли, для развития сложной, разумной жизни. Чем больше времени требуется для эволюции, тем выше вероятность появления разумной жизни.

Это логично, но не все планеты одинаковы. На самом деле, даже не все части одной и той же планеты одинаковы с биологической точки зрения. Земля — отличный тому пример. В тропиках, где постоянно тепло, много влаги и солнечного света, новые виды и эволюционные адаптации появляются гораздо быстрее, чем на холодных полюсах нашей планеты.

Биологи называют это гипотезой эволюционной скорости (ГЭС), и она относительно легко понятна. Более высокая биологическая активность способствует увеличению численности популяций, а следовательно, и количества поколений. Большее количество поколений приводит к более высоким темпам генетических мутаций, а значит, к более быстрой диверсификации жизни и большей вероятности эволюции интеллекта.

Даути и его соавторы развивают эту логику дальше. В планетарном масштабе они применяют так называемую чистую первичную продукцию (ЧПП) — показатель того, сколько углерода фотосинтезирующие организмы превращают в органическое вещество каждый год. И они утверждают, что ЧПП экзопланеты может служить приблизительным «показателем» количества «жизней», прожитых на планете.

Возвращаясь к Земле, они могут установить некоторые полезные ориентиры. В течение трех миллиардов лет единственной жизнью на Земле были одноклеточные организмы, которые доминировали в наших океанах и фиксировали углерод с относительно низкой скоростью. В общей сложности, до кембрийского взрыва около 500 миллионов лет назад, общее количество углерода, зафиксированного в биологических системах на Земле, составляло около 2,4 × 10²⁵ граммов.

Однако после кембрийского взрыва количество поглощаемого углерода резко возросло, что привело к появлению современных людей. К моменту появления наших предков, что, по мнению авторов, является хорошим моментом для появления «разума», количество углерода, поглощаемого биологическими процессами, увеличилось до 9,4 × 10²⁵ граммов. Используя эти показатели, авторы затем перешли к изучению того, как экзопланеты соотносятся с нашей собственной бледно-голубой планетой.

Один из кандидатов в экзопланеты особенно выделялся — TRAPPIST-1e. Он стал объектом многочисленных астробиологических исследований, включая целый проект по разработке климатических моделей. Но, по-видимому, развитие жизни на этом потенциальном кандидате будет сильно замедлено с точки зрения её сложности.

У TRAPPIST-1e есть три основных недостатка. Во-первых, она находится в приливном захвате со своей звездой, красным карликом, который освещает только половину планеты. Это означает, что на другой стороне планеты фотосинтез практически невозможен. Во-вторых, красные карлики в основном излучают энергию в инфракрасном диапазоне, и хотя растения теоретически могут эволюционировать, чтобы использовать её для фотосинтеза, в настоящее время они к этому не приспособлены. Более того, инфракрасные волны не достигают очень глубоких слоев воды, а это значит, что микробам, развивающимся в океане, будет трудно её использовать. Наконец, согласно климатическим моделям, на TRAPPIST-1e относительно мало осадков, что ограничивает доступность ещё одного важнейшего компонента биологии, каким мы его знаем, — воды. Все эти проблемы в совокупности делают эту экзопланету не лучшим кандидатом для развития развитой жизни.

Это не значит, что другие экзопланеты в нашем районе не являются таковыми. Авторы изучили 29 подтвержденных каменистых экзопланет и использовали эту трехзонную шкалу (одноячеечные, многоячеечные и разумные), чтобы рассчитать, где, по их мнению, может находиться каждая из них. И две из них попали в категорию «разумных».

Объект K2-3d, расположенный примерно в 143 световых годах от Земли, занял первое место, поскольку он немного больше Земли и заметно теплее, его чистая первичная продукция (NPP) в 1,74 раза выше, чем у Земли. Еще один отличный кандидат — GJ 1061c, расположенный всего в 12 световых годах от Земли. Он получает примерно на 45% больше звездной энергии, чем Земля, и ему около 7 миллиардов лет, что позволяет ему превзойти показатель NPP Земли, достигнув значения в 1,03 раза большего, чем у нашей планеты по поглощенному углероду.

Чтобы было ясно, это не означает, что на этих планетах существуют развитые инопланетные цивилизации, и авторы очень четко об этом заявляют. В самой методологии также присутствуют некоторые серьезные допущения. Например, следует ли полностью исключать планеты с приливной блокировкой, поскольку планетам необходим цикл «сна», который на Земле необходим для сложного биохимического восстановления? И большинство палеонтологов рассматривают эволюционные переходы как серию внезапных прорывов, подобных кембрийскому взрыву, а не как устойчивое, постепенное развитие. Это ставит под сомнение, действительно ли такой постепенный маркер, как NPP, указывает на эволюционные стадии вообще.

В этой статье добавляется еще один вопрос, который следует учитывать при определении направления работы современных телескопов. По крайней мере, эта новая концепция может помочь в дискуссии о том, как мы можем выяснить, действительно ли мы одиноки во Вселенной.