Внеземная жизнь может проявляться в виде скоплений планет, а не отдельных миров

Фото из открытых источников

Новое исследование предполагает, что внеземную жизнь может быть легче обнаружить по скоплениям похожих планет, чем по отдельным биосигнатурам. Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal.

Ранее считалось, что внеземная жизнь может быть обнаружена в одном-единственном мире, но новое исследование показывает, что жизнь за пределами Земли может быть обнаружена в скоплениях планет, которые необычайно похожи друг на друга по размерам. Это открытие переосмысливает поиск жизни в глубоком космосе как поиск крупномасштабных закономерностей, требующий наблюдения за множеством планет.

В смоделированной популяции из 1000 планет был обнаружен сигнал, при котором соседние миры оказались связаны одним и тем же широким спектральным признаком. Профессор Харрисон Б. Смит из Института наук о Земле и жизни (ELSI) продемонстрировал, что существование жизни между мирами может подтвердить сходство между локальными планетами.

Эта закономерность не зависела от наличия сходства какой-либо планеты с Землей и возникла еще до того, как жизнь распространилась среди населения планеты. Значимость этой закономерности зависит от того, можно ли отделить этот эффект от случайности, что часто ослабляет результаты, полученные при изучении отдельных планет.

Исследования, которые сводят все к одной биосигнатуре — признаку того, что жизнь изменила планету, — могут оказаться ошибочными. Кислород, метан и другие заманчивые признаки могут ввести в заблуждение, когда солнечный свет, реакции горных пород или вулканическая активность оставляют схожие атмосферные следы.

Исследования закономерностей изменения численности популяций оказываются надежными, поскольку они основаны на анализе данных с нескольких близлежащих планет и на наблюдении за тем, как эти данные меняются во взаимосвязи друг с другом с течением времени. Цена наблюдения за несколькими планетами вместо отдельных миров очевидна: такая стратегия может не выявить существование обитаемых миров, но при этом снижает вероятность ложной тревоги.

Эта идея основана на двух утверждениях о существовании внеземной жизни в различных планетных системах. Первое утверждение касается панспермии, перемещения жизни или живого материала между мирами, что позволяет одной живой планете засеять другую в межзвездном пространстве.

Второй вид деятельности — терраформирование, то есть возникновение жизни, изменяющее окружающую среду планеты с течением времени. Процессы, порождающие эти утверждения, создают цепочки связанных планет, которые предоставляют данные в тех случаях, когда отдельная атмосфера, по-видимому, не позволяет получить новые результаты.

В наилучшем варианте тестового запуска сигнал от численности населения стало трудно игнорировать, как только он был затронут примерно 70 из 1000 планет. Ещё раньше первый многообещающий кластер появился, когда изменения коснулись всего 40 миров, что составляло около четырёх процентов от общего числа.

В ходе моделирования на всех этапах было получено 247 кластеров, соответствующих обоим правилам отбора. Эти цифры позволяют предположить, что слабое, фрагментарное присутствие биологического разнообразия может проявиться до того, как жизнь изменит огромную часть космического пространства.

Астрономам все равно придется решить, какие планеты заслуживают целенаправленного наблюдения после появления каких-либо общих сигналов. Вместо того чтобы оценивать миры по отдельности, команда группировала планеты по видимым признакам и объединяла соседние группы в одну.

В самых интенсивных экспериментах этот метод отбрасывал почти все нетронутые планеты. Упустить из виду некоторые обитаемые планеты — это реальная цена, но трата лет на тупиковые ситуации может быть еще хуже для эффективных исследований.

Все зависит от того, как выглядят безжизненные планеты, прежде чем биология начнет перестраивать общую картину жизни в космосе. Если в процессе формирования планет или в результате обычных химических процессов окружающие миры уже демонстрируют необычайное сходство, то аналогичная картина может возникнуть и без наличия жизни на этих планетах.

Именно поэтому в исследовании содержится призыв к созданию более качественных карт нормального планетарного разнообразия, особенно в атмосферах, с которыми можно будет проводить сравнения в будущих исследованиях. Без этой базовой линии даже самый изощренный статистический анализ может ошибочно принять естественное образование кластеров за живой процесс.

Ещё одна сложность связана с движением, поскольку звёзды смещаются и перестраивают своё окружение на протяжении очень длительных периодов времени. Смит предполагает, что такое смешение может нарушить локальные взаимоотношения в масштабах времени от примерно 600 000 до 5 миллионов лет.

Распределение звезд должно сохраниться до тех пор, пока не завершится процесс перетасовки, или оставаться среди звезд, которые сохраняют схожие движения в течение длительных периодов времени. Это ограничение сужает область применения метода, но в то же время гарантирует, что любой сохранившийся паттерн будет физически сложнее удалить.

Обширные каталоги экзопланет могли бы сделать эту идею практичной, поскольку метод основан на количественных данных, а не на одном впечатляющем мире. В моделировании ELSI использовалось 1000 планет, поскольку меньшие наборы данных требуют гораздо более сильной корреляции, прежде чем реальный сигнал превысит уровень шума.

«Сосредоточившись на том, как жизнь распространяется и взаимодействует с окружающей средой, мы можем искать ее, не нуждаясь в точном определении или едином однозначном сигнале», — сказал Смит.

Такая логика соответствует обоснованию крупномасштабных исследований, где широкие сравнения в различных атмосферах обладают большей достоверностью.

Более широкая привлекательность этого метода обусловлена практическими и философскими соображениями, поскольку он не требует, чтобы инопланетная жизнь соответствовала химическому составу Земли. Вместо этого он отслеживает поведение, которое может быть общим для многих живых систем, например, распространение и изменение локальной среды.

Таким образом, подход ELSI рассматривает жизнь как источник масштабных последствий, а не как перечень знакомых молекул. Такое изменение точки зрения может способствовать продолжению поисков, даже если инопланетная биология будет совершенно не похожа на земную.

Как видно из всего предложения, жизнь обнаруживается в окрестностях измененных планет, а не в отдельных аномальных образованиях. Следующее испытание будет сложнее, а не меньше: астрономам предстоит проверить эту идею на реальных каталогах экзопланет и на всё более запутанной и обширной галактике.