|
Пока наши надежды увидеть какие-то детали на поверхностях внесолнечных планет исчезающе малы, приходится думать о каких-то более заметных биомаркерах. В качестве одного такого биомаркера уже давно рассматривают наличие в атмосфере молекулярного кислорода, которое, в принципе, может быть установлено при помощи спектральных наблюдений. В работе Wordsworth & Pierrehumbert (2014) высказывается предположение, что наличие кислородной атмосферы вполне может оказаться «ложным срабатыванием». Об этом, конечно, неоднократно писали и раньше, но разработанная авторами модель атмосферы показывает, что абиотическая кислородная атмосфера (то есть, атмосфера, в которой O2 доминирует) может возникнуть на планете земного типа, находящейся в зоне обитаемости. Основным небиологическим источником молекулярного кислорода в атмосфере является фотодиссоциация воды, эффективность которой зависит от способности воды подняться в верхние слои атмосферы. На Земле этому процессу препятствует быстрое спадание температуры воздуха в тропосфере с высотой, в результате чего водяной пар конденсируется в капельки и ледяные частицы и не может подняться выше примерно 20 км. При заданной температуре поверхности планеты градиент температуры в тропосфере зависит от атмосферного давления. Если давление мало, конденсация воды не происходит, и водяной пар выходит с верхнюю атмосферу. Для начала авторы рассматривают гипотетическую планету с атмосферой из водяного пара. В такой атмосфере вода будет разлагаться излучением звезды на кислород и водород. Водород будет улетучиваться в межпланетное пространство, а кислород будет скапливаться у поверхности до тех пор, пока его давление не достигнет уровня, необходимого для начала конденсации воды. После этого выход воды в верхнюю атмосферу, где происходит её фотодиссоциация, прекратится, и состав атмосферы (в частности, относительное содержание воды и O2) стабилизируется. Кислород при этом вполне может оказаться доминирующим элементом. Критическим фактором оказывается содержание в атмосфере других газов, например, молекулярного азота. При значительном содержании в атмосфере молекул N2 критическое давление достигается при меньшем содержании кислорода, как, например, на Земле. Но даже в Солнечной системе содержание азоты в атмосферах различных планет сильно варьируется. Ещё больших вариаций мы вправе ожидать во внесолнечных планетных системах. Значит, есть вероятность встретить землеподобную планету в зоне обитаемости (то есть, с «нужной» температурой поверхности) с атмосферой, богатой кислородом, но совершенно лишённую жизни. Один комментарий |
|
[...] Чувствительность содержания кислорода к незначительным изменениям в метаболизме (двукратное падение содержания из-за появления одного фермента) снижает его ценность в качестве биомаркера, но нужно также помнить и о том, что в некоторых обстоятельствах значительное содержание кислорода в атмосфере может возникать и небиологическим путём. [...]