Не е достатъчна само водата: Защо животът е толкова рядък във Вселената

За да съществува животът, са необходими повече от вода и подходяща температура. Нови изследвания показват, че само малък брой планети някога получават необходимите химични условия за живот – и Земята може да е един от редките късметлии в космическата лотария.

За да възникне живот от нежива материя, определени елементи трябва да са налични в достатъчни количества. Два от най-важните са фосфорът и азотът. Фосфорът е от съществено значение за ДНК и РНК, които съхраняват и предават генетична информация, и играе ключова роля в начина, по който клетките управляват енергията. Азотът е основен градивен елемент на протеините, които са необходими за структурата и функционирането на всички живи клетки. Без тези елементи, животът, какъвто го познаваме, не може да съществува.

Защо планетите с две слънца са толкова редки

Ново проучване, ръководено от Крейг Уолтън, постдокторант в Центъра за произход и разпространение на живота в Швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих, съвместно с професор Мария Шьонбахлер, показва, че наличието на фосфор и азот зависи от един много специфичен момент в ранната история на планетата.

Критичният момент настъпва, когато планета формира ядрото си. В началото на живота си планета е предимно разтопена. Тежки елементи като желязо потъват навътре, за да формират ядрото, докато по-леките материали остават в мантията и кората.

Дали фосфорът и азотът ще се озоват там, където животът може да ги използва, зависи от количеството кислород, което е налично по време на този процес. Ако кислородът е твърде малко, фосфорът се свързва с желязото и потъва в ядрото, като го отстранява завинаги от повърхностната среда на планетата. Ако кислородът е твърде много, фосфорът остава в мантията, но азотът е по-вероятно да изтече в атмосферата и в крайна сметка да се изгуби в Космоса. И в двата случая животът би имал затруднения да започне.

Използвайки подробни компютърни модели, изследователите са установили, че само много тесен диапазон от нива на кислород позволява както фосфорът, така и азотът да останат в мантията в използваеми количества. Уолтън описва това като химична „златна зона“ – нито твърде много, нито твърде малко кислород, а точното количество.

Оказва се, че Земята се е формирала точно в този тесен диапазон преди около 4,6 милиарда години. Според проучването, дори малка разлика в нивата на кислород по време на формирането на ядрото на Земята би оставила планетата без достатъчно от тези жизненоважни елементи, за да поддържа живот. Други планети, като Марс, изглежда са се формирали извън този химически оптимален диапазон, което ги прави по-бедни на фосфор или азот.

Тези открития могат да променят начина, по който учените търсят живот извън Земята. Досега фокусът беше основно върху намирането на планети с течна вода. Новото изследване предполага, че водата сама по себе си не е достатъчна. Една планета може да изглежда обещаваща на повърхността, но все пак да е химически неподходяща за живот от самото начало.

„Темата на NOVA”: „Отвъд познатото” (ВИДЕО)

Изследователите също така посочват, че химията на една планета е свързана с нейната звезда. Планетите се образуват от същия материал като звездите си, така че звездите с химичен състав, много различен от този на Слънцето, е по-малко вероятно да приютяват планети, подходящи за живот. В резултат на това търсенето на живот другаде може да се наложи да се фокусира по-тясно върху слънчеви системи, които много приличат на нашата.

Накратко, способността на Земята да поддържа живот може да се свежда до рядък и деликатен химичен баланс — такъв, който малко планети някога успяват да постигнат.