На возможность существования жизни на планетах влияют фосфор и азот, а не только вода

Новости МирТесен

На протяжении многих лет ученые вели поиски жизни, ориентируясь на наличие жидкой воды, однако недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, указывает на то, что этого фактора недостаточно. Оказывается, пригодность Земли для жизни обусловлена редким явлением, получившим название «химическое положение Златовласки» – уникальным сочетанием ключевых элементов, которое может встречаться крайне редко в космическом пространстве.

Планеты, находящиеся в так называемых обитаемых зонах вокруг своих звезд, также могут оказаться лишенными необходимого химического состава для поддержания жизни, если в их составе отсутствуют фосфор и азот. Фосфор играет важную роль в формировании ДНК и клеточных мембран, а азот – в создании аминокислот и белков. Отсутствие этих элементов делает возникновение жизни невозможным.

Наличие этих компонентов предопределяется на начальных стадиях развития планеты, когда жидкий металл погружается к центру и формирует ядро. При этом некоторые элементы необратимо удерживаются в ядре, не достигая поверхности. Ученые установили, что важную роль играет летучесть кислорода – его способность изменять степень окисления. В условиях, когда преобладает восстановление, фосфор переходит в ядро, а азот сохраняется. В окислительных условиях происходит обратная ситуация. Только в ограниченном диапазоне оба элемента могут быть доступны одновременно. Именно такой «химической зоны Златовласки» соответствует Земля.

Незначительные колебания концентрации фосфора или азота способны оказать существенное влияние на биосферу планеты. На Земле подобные изменения приводили к резким скачкам уровня кислорода и продуктивности океанических экосистем. Таким образом, планеты, сопоставимые с Землей по размерам и расположению, могут оказаться непригодными для жизни не из-за дефицита воды, а из-за несоответствия химического состава.

Согласно результатам исследования, условия, пригодные для жизни, на Земле – скорее исключение, чем правило. Роль химии, происходящей в ядре планеты, оказывает большее влияние, чем первоначальный химический состав звезды. Вероятно, значительное число экзопланет не располагают достаточным количеством фосфора, что указывает на редкость планет, потенциально пригодных для жизни.

Представленные данные корректируют методы поиска жизни. Теперь исследователям необходимо учитывать окислительные процессы, происходящие при формировании экзопланет. Малая распространенность планет с подобными условиями может являться объяснением парадокса Ферми — вопроса о том, почему мы не обнаружили внеземные цивилизации, несмотря на огромное число планет. Обнаружение планеты, действительно схожей с Землей, возможно, потребует анализа тысяч потенциальных объектов.

Вероятно, Земля – это необычный итог сложной последовательности событий. Планеты с избыточно восстановительной средой теряют фосфор, а с чрезмерно окислительной – азот. Только в пределах ограниченного диапазона возможно существование условий, благоприятных для жизни, и Земля оказалась в этом диапазоне совершенно случайно.