Учёные смоделировали Землю без биологии, чтобы искать внеземную жизнь

Ученые Вашингтонского университета создали компьютерную модель Земли без жизни, которая должна помочь отличать возможные признаки жизни на экзопланетах от следов обычных геологических процессов. Модель воспроизводит химический обмен между ядром, мантией, корой, поверхностью и атмосферой планеты на протяжении 5 млрд лет.

О разработке говорится в материале Interesting Engineering, пишет редакция Новини.LIVE.

Зачем ученым модель Земли без жизни

Астрономы уже каталогизировали более 6 тыс. экзопланет и изучают атмосферы самых перспективных из них в поисках газов, которые могут указывать на биологическую активность. Однако сам факт, что планета потенциально пригодна для жизни, еще не означает, что она там есть.

Новая симуляция показывает, как химические вещества перемещаются между недрами, поверхностью и атмосферой каменистой планеты на протяжении миллиардов лет. Она может помочь астрономам находить в атмосферах экзопланет сигналы, которые невозможно объяснить геологическими или другими небиологическими процессами.

Как устроена виртуальная Земля

Исследователи смоделировали геохимическую эволюцию Земли за 5 млрд лет: от ее формирования примерно 4,5 млрд лет назад и еще примерно на 500 млн лет вперед. Влияние живых организмов в модели не учитывается, поэтому можно проследить, как развивались бы системы планеты без биологии.

Симуляция основана на предыдущей модели, созданной в лаборатории Рори Барнса, доцента астрономии Вашингтонского университета. Ранние версии учитывали ядро, мантию, кору и излучение звезды, но не поверхность и атмосферу.

Ведущий автор работы Саманта Гилберт-Джанизек добавила эти системы и получила более полную картину движения химических веществ внутри каменистой планеты. Модель воспроизвела 19 свойств Земли, в том числе тепловой поток через мантию.

Как модель поможет отличить жизнь от геологии

Модель задает точку отсчета: какой могла бы быть атмосфера планеты без жизни. Меняя входные параметры, исследователи могут описать другие каменистые экзопланеты и проверить, можно ли получить их атмосферные условия чисто небиологическим путем.

Так ученые смогут не спутать геологическую активность с признаками внеземных организмов. В атмосфере планеты могут присутствовать вещества, которые связывают с жизнью, но эти газы способны возникать и в результате взаимодействия недр, поверхности и атмосферы.

Земля хорошо показывает, почему это важно. Живые организмы постоянно выделяют в атмосферу кислород и метан, а поскольку эти газы реагируют друг с другом, их одновременное присутствие может указывать на то, что запасы пополняют биологические процессы.

Астроном, наблюдающий за Землей из другой звездной системы, мог бы счесть такое сочетание возможным признаком жизни. Однако сначала нужно выяснить, могут ли небиологические процессы создать похожие условия на других мирах.

Если атмосферу планеты удается воспроизвести в модели без жизни, это может дать небиологическое объяснение наблюдений. Если же нет, планета может стать более интересной целью для дальнейших исследований.

Что означает исследование для поиска внеземной жизни

По словам исследователей, работа может помочь и в проектировании будущих космических телескопов, в том числе предложенной NASA обсерватории Habitable Worlds Observatory. Ее цель состоит в изучении потенциально пригодных для жизни планет у других звезд.

Исследование не обнаружило обитаемой экзопланеты или внеземной жизни. Оно дает инструмент, который поможет точнее интерпретировать атмосферные наблюдения и отличать возможные биологические сигналы от естественной эволюции планеты.

Ранее Новини.LIVE писали, что физики создали квантовую модель Вселенной примерно из 24 тыс. атомов и показали, что время можно определять без внешних часов. Для этого они опирались на внутренние изменения системы, которая циклически расширялась и сжималась.

Также Новини.LIVE рассказывали, что массивные черные дыры не всегда находятся в центре галактик. После столкновений галактик они могут оказываться далеко от ядра и миллиарды лет не возвращаться в центральные области.