Вчені змоделювали Землю без біології, щоб шукати позаземне життя

Науковці Вашингтонського університету створили комп'ютерну модель Землі без життя, яка має допомогти відрізняти можливі ознаки життя на екзопланетах від слідів звичайних геологічних процесів. Модель відтворює хімічний обмін між ядром, мантією, корою, поверхнею та атмосферою планети впродовж 5 млрд років.

Про розробку йдеться в матеріалі Interesting Engineering, пише редакція Новини.LIVE.

Навіщо вченим модель Землі без життя

Астрономи вже каталогізували понад 6 тис. екзопланет і вивчають атмосфери найперспективніших із них, шукаючи гази, які можуть свідчити про біологічну активність. Проте сам факт, що планета потенційно придатна для життя, ще не означає, що воно там є.

Нова симуляція показує, як хімічні речовини переміщуються між надрами, поверхнею й атмосферою кам'янистої планети протягом мільярдів років. Вона може допомогти астрономам знаходити в атмосферах екзопланет сигнали, які неможливо пояснити геологічними чи іншими небіологічними процесами.

Як влаштована віртуальна Земля

Дослідники змоделювали геохімічну еволюцію Землі за 5 млрд років: від її формування приблизно 4,5 млрд років тому і ще на близько 500 млн років уперед. Вплив живих організмів у моделі не враховано, тож можна простежити, як розвивалися б системи планети без біології.

Симуляція базується на попередній моделі, створеній у лабораторії Рорі Барнса, доцента астрономії Вашингтонського університету. Ранні версії враховували ядро, мантію, кору й випромінювання зорі, але не поверхню та атмосферу.

Провідна авторка роботи Саманта Гілберт-Джанізек додала ці системи й отримала повнішу картину руху хімічних речовин усередині кам'янистої планети. Модель відтворила 19 властивостей Землі, зокрема тепловий потік крізь мантію.

Як модель допоможе відрізнити життя від геології

Модель задає точку відліку: якою могла б бути атмосфера планети без життя. Змінюючи вхідні параметри, дослідники можуть описати інші кам'янисті екзопланети й перевірити, чи можна отримати їхні атмосферні умови суто небіологічним шляхом.

Так науковці зможуть не сплутати геологічну активність з ознаками позаземних організмів. В атмосфері планети можуть бути речовини, які пов'язують із життям, але ці гази здатні виникати й через взаємодію надр, поверхні та атмосфери.

Земля добре ілюструє, чому це важливо. Живі організми постійно виділяють в атмосферу кисень і метан, а оскільки ці гази реагують між собою, їхня одночасна присутність може вказувати, що запаси поповнюють біологічні процеси.

Астроном, який спостерігав би за Землею з іншої зоряної системи, міг би вважати таке поєднання можливою ознакою життя. Однак спершу треба з'ясувати, чи можуть небіологічні процеси створити схожі умови на інших світах.

Якщо атмосферу планети вдається відтворити в моделі без життя, це може дати небіологічне пояснення спостережень. Якщо ж ні, планета може стати цікавішою ціллю для подальших досліджень.

Що означає дослідження для пошуку позаземного життя

За словами дослідників, робота може допомогти й у проєктуванні майбутніх космічних телескопів, зокрема запропонованої NASA обсерваторії Habitable Worlds Observatory. Її мета полягає у вивченні потенційно придатних для життя планет біля інших зір.

Дослідження не виявило населеної екзопланети чи позаземного життя. Воно дає інструмент, який допоможе точніше тлумачити атмосферні спостереження й відрізняти можливі біологічні сигнали від природної еволюції планети.

Раніше Новини.LIVE писали, що фізики створили квантову модель Всесвіту з приблизно 24 тис. атомів і показали, що час можна визначати без зовнішнього годинника. Для цього вони спиралися на внутрішні зміни системи, яка циклічно розширювалася й стискалася.

Також Новини.LIVE розповідали, що масивні чорні діри не завжди перебувають у центрі галактик. Після зіткнень галактик вони можуть опинятися далеко від ядра й мільярди років не повертатися до центральних областей.