Учёные создали виртуальную модель Земли без жизни, чтобы искать обитаемые планеты

Как понять, есть ли жизнь на далёкой планете, если даже самые современные телескопы не могут рассмотреть её поверхность? Учёные из Вашингтонского университета предложили интересный способ: сравнивать атмосферу других миров с компьютерной моделью Земли, на которой никогда не существовало живых организмов.

Исследование поможет астрономам отличать планеты, просто подходящие для жизни, от тех, где жизнь действительно может существовать.

Сегодня учёным известно уже более 6000 планет за пределами Солнечной системы. Особое внимание исследователи уделяют мирам, вокруг которых есть атмосфера и условия для существования жидкой воды. Именно такие планеты считаются наиболее перспективными в поиске внеземной жизни.

Однако обнаружить подходящую атмосферу ещё не означает найти жизнь. Некоторые химические вещества могут появляться в ней и без участия живых организмов. Поэтому астрономам важно понимать, как выглядит планета, на которой есть все необходимые условия для жизни, но самой жизни нет.

Земля, на которой никогда не было жизни

Именно такую планету исследователи и создали в компьютере. Новая модель воспроизводит основные процессы, происходящие внутри и на поверхности Земли, но полностью исключает влияние живых организмов.

Учёные смоделировали историю нашей планеты на протяжении пяти миллиардов лет: от её формирования примерно 4,5 миллиарда лет назад до периода примерно через 500 миллионов лет в будущем.

Модель учитывает взаимодействие между ядром Земли, мантией, земной корой, поверхностью и атмосферой. Она показывает, как вещества перемещаются между этими частями планеты и как со временем меняется их состав.

При этом расчёты уже смогли достаточно точно воспроизвести 19 характеристик Земли, включая передачу тепла из её недр.

Работа исследовательницы Саманты Гилберт-Джанизек продолжает разработки команды астронома Рори Барнса. В предыдущих версиях модели учитывались внутреннее строение планеты и воздействие звёздного излучения, но поверхность и атмосфера оставались за пределами расчётов. Новая работа объединила все эти элементы в единую систему.

Как модель поможет обнаружить внеземную жизнь

Один из самых интересных примеров связан с кислородом и метаном. На Земле живые организмы постоянно выделяют эти газы в атмосферу. При этом они вступают в реакцию друг с другом и постепенно исчезают.

Если астрономы обнаружат на далёкой планете заметное количество обоих газов одновременно, это может стать важной подсказкой. Возможно, на планете существуют процессы, которые постоянно восполняют их запасы, например деятельность живых организмов.

Но прежде чем делать такие выводы, необходимо исключить другие объяснения. Новая модель как раз позволяет проверить, может ли подобный состав атмосферы возникнуть исключительно благодаря природным процессам, не связанным с жизнью.

Для этого исследователи смогут задавать программе основные характеристики обнаруженной планеты и смотреть, получится ли воспроизвести наблюдаемую атмосферу без участия живых организмов. Если компьютерная модель не сможет объяснить полученные данные, такой мир станет особенно интересным для дальнейшего изучения.

Разработку можно адаптировать для разных каменистых планет за пределами Солнечной системы. Кроме того, она поможет учёным определять, какие характеристики атмосфер стоит искать с помощью будущих космических телескопов, в том числе планируемой обсерватории Habitable Worlds Observatory.

Конечно, новая модель пока не позволяет напрямую обнаружить инопланетян или доказать существование жизни на конкретной планете. Её главная задача — помочь отделить возможные признаки жизни от обычных природных процессов. Но именно такой подход может сделать поиск обитаемых миров во Вселенной гораздо точнее.