Жизнь может быть трудно обнаружить на одной планете, но очевидна на многих
Обнаружение однозначного биосигнала хотя бы на одной из тысяч известных экзопланет стало бы переломным моментом для человечества. Однако это крайне сложно. Мы не можем быть уверены, что наши обнаружения означают то, что мы думаем.
Но что, если рассматривать множество потенциальных миров одновременно?
Проблема в допущениях. Каждое химическое вещество, обнаруженное в атмосфере экзопланеты (даже с помощью мощного JWST), сопровождается набором предположений. Мы ещё слишком мало знаем. Это создаёт трудности, учитывая масштаб вопроса: есть ли жизнь за пределами Земли?
«Фундаментальная цель астробиологии — обнаружить жизнь вне Земли», — пишут авторы новой работы «An Agnostic Biosignature Based on Modeling Panspermia and Terraformation», доступной на сайте препринтов arXiv. Авторы — Харрисон Б. Смит (Институт наук о Земле и жизни, Токийский технологический институт, Япония) и Лана Синапаен (Лаборатории компьютерных наук Sony, Киото, Япония).
Достичь этой цели за пределами Солнечной системы исключительно сложно, поскольку приходится делать сильные допущения о том, как жизнь проявляет себя и взаимодействует со своей планетой. Мы знаем только земную биосферу.
В этой работе авторы использовали другой подход. Они исследовали модель распространения жизни между планетными системами через панспермию и терраформирование. Их модель показывает, что по мере распространения жизни по галактике возникают корреляции между характеристиками планет и их местоположением, которые могут функционировать как агностический биосигнал на уровне популяции.
Ключевое слово — «агностический». Это означает, что цель — обнаружить биосигнал, не зависящий от обычных для нас сильных допущений. Он фокусируется на том, что жизнь может делать, а не на том, чем она может быть.
Этот подход анализирует планеты по наблюдаемым характеристикам, группирует их на основе этих наблюдений, а затем изучает пространственное распределение самих кластеров. Это позволяет ранжировать планеты по потенциалу наличия жизни.
- Панспермия (литопанспермия): Известно, что породы могут путешествовать между мирами (например, с Марса на Землю). Если dormant организмы (споры) могут пережить такое путешествие, жизнь могла распространиться этим путём.
- Терраформирование: Целенаправленное изменение планеты для повышения её обитаемости. Если существуют другие технологические цивилизации, освоившие космос, разумно предположить, что они могут терраформировать другие миры. Даже нетехнологическая жизнь может целенаправленно изменять свою среду.
Авторы отмечают, что панспермия и терраформирование — это, по сути, хорошо известные признаки жизни (размножение через репликацию и адаптация с двусторонней обратной связью со средой), перенесённые на планетарный и межзвёздный масштабы.
Их модель показывает, что распределение планет вокруг звёзд вместе с их характеристиками может быть свидетельством жизни, даже без попыток обнаружить химические биосигнатуры. Это агностическая часть работы. Она мощнее, чем борьба за обнаружение биосигналов на одной планете, которая отягощена допущениями. Отдельную планету с биосигналом всегда можно объяснить аномалией, но с этим методом это сделать сложнее.
Этот метод позволяет искать биосигнатуры, отказываясь от сильных допущений не только об особенностях жизни (например, её метаболизме) и обитаемости планет (например, требовании наличия жидкой воды на поверхности), но даже о потенциальной широте структуры и химической сложности живых систем.
Терраформированные планеты можно идентифицировать по их кластеризации, поскольку, будучи терраформированными, они должны отражать характеристики планеты-источника.
Существуют препятствия, ограничивающие полезность и реализацию этого метода. Авторам необходимо определить, как лучшее понимание астрофизических и планетарных процессов улучшит нашу способность обнаруживать жизнь.
Даже без конкретики метод провокационен и креативен. Он приводит к новому способу думать об иерархиях жизни и о том, как они могут воспроизводиться на других планетах.