Можем ли мы надеяться на обнаружение признаков жизни в атмосфере другой планеты?

Недавно был открыт источник природных аэрозольных частиц в земной атмосфере, играющих важную роль в образовании облаков. Частицы, о которых идёт речь, называются «климатически активными органическими аэрозолями» и представляют собой пары, состоящие из крупных молекул. Молекулы содержат углерод, кислород и водород примерно в одинаковых количествах.

Международная группа учёных обнаружила, что эти пары формируются вскоре после попадания в воздух промышленных выбросов. Они конденсируются на небольших частицах, из-за чего последние становятся всё крупнее. Со временем они достигают таких размеров, что вызывают заметные изменения в атмосфере: отражают солнечный свет обратно в космос и выполняют роль центров образования облаков.

Исследователи продемонстрировали механизм прямого влияния жизни на производство частиц, играющих важную роль в процессах, которые оказывают воздействие на земной климат. Результаты полезны для специалистов, которых интересует связь между земной биосферой и климатом, а также то, как изменение климата повлияет на пригодность нашей планеты для жизни в будущем. Но имеют ли подобные штудии значение для сравнительной планетологии и поиска жизни за пределами Земли?

Как показало новое исследование, жизнь на Земле может сильно повлиять на состав и поведение атмосферы нашей планеты. Между тем в окрестностях далёких звёзд обнаружено уже свыше тысячи экзопланет, и это число продолжает расти. Идёт разработка методов детального изучения атмосфер этих тел. Конечная цель — найти в атмосфере маркеры, указывающие на существование инопланетной жизни.

Можно ли использовать климатически активные органические аэрозоли в качестве таких маркеров? На этот вопрос журнал Astrobiology попросил ответить Нэнси Кианг из Института космических исследований НАСА им. Годдарда — специалиста по взаимодействию биосферы и атмосферы Земли.

Прежде всего эксперт указывает на то, что биологические признаки в атмосфере могут стать результатом деятельности растений. Хлорофилл поглощает свет, и растительный покров можно обнаружить уже по тому, как свет отражается от поверхности планеты. Эта спектральная характеристика называется «красным краем растительности» (имеется в виду длинноволновая часть спектра). Таким образом спутники составляют карты растительного покрова Земли. По словам г-жи Кианг, можно определить наличие растительности на экзопланете с помощью телескопа, если ею покрыто как минимум 20% планеты и над этой областью нет облаков.

Однако союз «и» в предыдущем предложении всё портит. Растения впитывают влагу из почвы, а затем транслируют её в атмосферу, поощряя тем самым формирование облаков. На Земле особенно сильные дожди идут над тропическими лесами, а также районами с густой растительностью, где не пасутся животные, как, например, вдоль знаменитого «забора от кроликов» в Австралии. Следовательно, попытки зарегистрировать фотосинтез на других планетах, скорее всего, обречены на провал из-за густых облаков. И результаты нового исследования говорят только о том, что у растений есть ещё один способ, помимо испарения, спрятаться от любопытных инопланетных глаз.

Но, может быть, в таком случае имеет смысл всмотреться в сами облака? Увы, астрономам трудно определить химический состав облаков и туманов из-за того способа, каким они рассеивают свет. К тому же они скрывают значительную часть химических сигнатур атмосферы (как много скрыто, зависит, конечно, от высоты облаков и их плотности). Например, «Хаббл» обнаружил облака на планете GJ1214b, но так и не удалось понять, вода это или какое-то другое вещество.

Пока самым действенным методом обнаружения жизни на другой планете остаётся кислород. Доля этого элемента в атмосфере Земли — результат миллиардов лет жизнедеятельности морских фотосинтезирующих организмов и секвестирования органического углерода на дне океана. Растения начали вносить свой вклад в этот процесс совсем недавно.