После изучения всех известных химических элементов и способов их комбинирования, ученые определили около трехсот химических реакций, которые потенциально могут привести к возникновению жизни на экзопланетах. Важно отметить, что условия на этих планетах не должны обязательно напоминать земные. Данное исследование позволит существенно увеличить число экзопланет, которые, по нашему мнению, могут поддерживать неизвестные нам формы жизни, и, как следствие, расширит возможности для их поиска.
Жизнь на отдаленной экзопланете, если она и есть, вероятно, будет существенно отличаться от земной. Более того, принимая во внимание широкий спектр известных химических элементов и огромное разнообразие планет во Вселенной, а также разнообразие условий на них, будет ошибкой ограничивать поиск жизни только на планетах, похожих на Землю. Аналогичной точки зрения придерживается группа ученых из США и Австралии, которые решили установить, какие процессы могли бы способствовать возникновению жизни в других мирах, существующих в широком диапазоне геохимических и космохимических условий, некоторые из которых значительно отличаются от условий современной Земли.
«Появление жизни можно рассматривать как процесс образования «чего-то из ничего». Однако, такое «что-то» не может возникнуть лишь однажды. Жизнь – это совокупность химических процессов и условий, способных порождать самовоспроизводящиеся реакции, — объясняет Бетюль Качар, астробиолог, профессор бактериологии из Университета Вашингтона в Мэдисоне (США) и соавтор исследования.
Для того чтобы жизнь возникла на планете, необходима непрерывно возобновляемая и достаточно простая химическая реакция, при которой продукты реакции сами способствуют ее ускорению. В химии такие реакции известны как автокаталитические. Размножение и рост живых организмов, а именно деление клеток, представляют собой сложный пример автокаталитической реакции. Например, две особи одного вида, размножаясь, порождают потомство, также способное к размножению и ускоряющее этот процесс».
С учетом схожести в динамическом поведении живых организмов и автокаталитических химических систем, исследователи полагают, что ключевую роль в возникновении жизни сыграли одна или несколько простых автокаталитических реакций. В рамках нового исследования авторы попытались составить наиболее исчерпывающий перечень таких реакций, обнаружив 270 вариантов, причем большинство из них не предполагает использование органических соединений (то есть соединений, содержащих углерод). Подробный список реакций, использованные методы анализа и основные выводы представлены в статье, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society.
Автокаталитические реакции были обнаружены с участием всех 18 групп элементов периодической таблицы, включая лантаноиды, актиноиды, и даже радиоактивные элементы, такие как торий и уран. Условия протекания этих реакций – температура, давление, кислотность среды и другие факторы – сильно варьируются.
Результаты анализа расширили перечень возможных сценариев формирования условий на экзопланетах, при которых между простыми химическими веществами могут спонтанно возникать самоподдерживающиеся реакции, потенциально приводящие к появлению примитивных форм жизни.
Для каждой планеты с ее уникальными условиями необходимо определить подходящую химическую реакцию и попытаться обнаружить молекулы реагентов или продуктов в ее атмосфере. В то же время, исследователи подчеркивают, что некоторые автокаталитические процессы нуждаются в эффективном разделении реагентов и продуктов как в пространстве, так и во времени, чтобы обеспечить одновременное протекание основных и вспомогательных реакций. Это частично объясняет, почему природные автокаталитические системы встречаются относительно редко.