Виртуален метаноген помага в търсенето на живот на екзопланети

Виртуален микробен модел за екзопланетарни биосигнатури

Екип учени е изградил опростен виртуален модел на сферична метаногенна клетка и го е поставил в симулирани екзопланетарни среди, за да прецени как би се държал живот, който произвежда метан. Изследването, публикувано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показва, че такива организми биха могли да се развият на широка гама от чужди светове и да променят атмосферата по начини, които астрономите биха могли да открият като биосигнатури.

Какво включва моделът

Моделът представлява базова, сферична микробна клетка, пригодена да произвежда метан чрез хемосинтеза — процес, който не разчита на слънчева светлина. Изследователите са вариирали размерите на клетките, техните жизнени цикли и взаимодействието им с околната среда, за да видят как различни характеристики на микробите влияят върху състава на газовете в атмосферата.

Арвен Никълсън, астрофизик от Университета в Ексетър и ръководител на проекта, обяснява, че целта е да се опрости един аспект от много сложното търсене на извънземен живот: вместо да се спекулира как точно би изглеждал животът на дадена планета, моделът започва от общ биологичен сценарий и изследва последиците му за различни биосфери.

Ключови резултати

Резултатите показват, че наличието и нивата на водород и метан в атмосферата силно зависят от особеностите на микробите — например от техния размер и метаболитни характеристики. Проучването подчертава, че „животът ще действа, за да ‚изтрие‘ абиотичните аспекти на своята среда“, т.е. биологичните процеси могат да преобразуват абиотичното химическо равновесие и да оставят следи, които да се интерпретират като биосигнатури.

Важно наблюдение е, че различни форми на живот в океанската среда биха могли да дават еднакви атмосферни следи. Например тънък слой водорасли, малка амеба или друг вид микробиален живот могат да доведат до сходна биосигнатура, което намалява необходимостта да правим конкретни предположения за външния вид на извънземните организми.

Приложение и бъдещи стъпки

Екипът възнамерява да продължи с подобни опростени модели, включително на фотосинтезиращи клетки, за да предскаже как тяхното присъствие би повлияло на различни типове планетни среди. Такива прогнози ще подпомагат разграничаването на истински биосигнатури от сложна абиотична химия, произтичаща например от геоложка дейност.

В изследването се споменават и специфични видове планети, където метаногените биха могли да процъфтяват — от земеподобни светове, покрити с океани, до хипотетични гигантски „хикеански“ планети с глобални океани и атмосфери богати на водород.

Еволюция и конкуренция

Авторите предполагат, че при конкуренция за ограничени ресурси на чужди светове вероятно ще са конкурентно предимни по-малки и по-дълголетни метаногени, които изискват по-малко енергия и могат да устоят по-добре в екстремни условия спрямо по-големи, краткотрайни форми.

Също така се отбелязва, че метаногените може да са били сред първите форми на живот на нашата планета преди около четири милиарда години, когато атмосферата е била бедна на кислород — факт, който дава отправна точка за моделиране и на външни светове.

Ограничения и реалистични очаквания

Учените предупреждават, че дори при откриване на ясни биосигнатури на далечна планета, ще е трудно да се узнае повече за самия организъм. Както отбелязва Никълсън, дори да използваме сферични микроби като представителен модел, намирането на биосигнатура няма да разкрие как изглежда или каква е конкретната природа на извънземния живот.

Това поставя наблюденията в по-реалистична рамка: най-вероятният край на търсенето е откриване на газови следи, а не контакт или визуална среща, което обаче все пак ще бъде огромен научен пробив.