Планеты, которые наклонены относительно своей оси, как Земля, способны к развитию сложной жизни. Это открытие поможет ученым уточнить поиск более жизни на экзопланетах. Это исследование, финансируемое НАСА, представлено на конференции по геохимии Гольдшмидта.

С момента первого открытия экзопланет (планет, вращающихся вокруг далеких звезд) в 1992 году ученые искали миры, которые могли бы поддерживать жизнь. Считается, что для поддержания даже элементарной жизни экзопланеты должны находиться на нужном расстоянии от своих звезд, чтобы позволить существовать жидкой воде; так называемая «зона Златовласки». Однако для более продвинутой жизни важны и другие факторы, в частности атмосферный кислород.

Кислород играет важнейшую роль в дыхании — химическом процессе, приводящем в движение метаболизм самых сложных живых организмов. Некоторые основные формы жизни производят кислород в небольших количествах, но для более сложных форм жизни, таких как растения и животные, кислород имеет решающее значение. На ранней Земле было мало кислорода, хотя существовали основные формы жизни.

Ученые создали сложную модель условий, необходимых для того, чтобы жизнь на Земле могла производить кислород. Модель позволяла им вводить различные параметры, чтобы показать, как изменяющиеся условия на планете могут изменить количество кислорода, вырабатываемого фотосинтезирующей жизнью.

Ведущий исследователь Стефани Олсон (Университет Пердью) сказала: «Модель позволяет нам изменять такие вещи, как продолжительность дня, количество атмосферы или распределение суши, чтобы увидеть, как реагируют морская среда и производящая кислород жизнь в океанах.»

Исследователи обнаружили, что увеличение продолжительности дня, повышение поверхностного давления и появление континентов влияют на характер циркуляции океана и связанный с этим транспорт питательных веществ таким образом, что это может увеличить производство кислорода. Они полагают, что эти отношения, возможно, способствовали насыщению Земли кислородом, способствуя переносу кислорода в атмосферу, поскольку вращение Земли замедлилось, ее континенты выросли, а поверхностное давление увеличилось с течением времени.

«Самый интересный результат был получен, когда мы смоделировали орбитальный наклон» — другими словами, как планета наклоняется, когда она вращается вокруг своей звезды», — объяснила Меган Барнетт, аспирантка Чикагского университета, участвовавшая в исследовании. Больший наклон увеличил производство фотосинтетического кислорода в океане в нашей модели, отчасти за счет повышения эффективности переработки биологических ингредиентов. Эффект был похож на удвоение количества питательных веществ, которые поддерживают жизнь».

Сфера Земли имеет наклон оси 23,5 градуса. Это дает нам наши сезоны, когда части Земли получают больше прямых солнечных лучей летом, чем зимой. Однако не все планеты в нашей Солнечной системе наклонены так, как Земля: Уран наклонен на 98 градусов, тогда как Меркурий вообще не наклонен.

Доктор Олсон продолжил: «Есть несколько факторов, которые следует учитывать при поиске жизни на другой планете. Планета должна находиться на правильном расстоянии от своей звезды, чтобы иметь жидкую воду и химические ингредиенты для зарождения жизни. Но не все океаны будут великими хозяевами для жизни, как мы ее знаем, и еще меньшее подмножество будет иметь подходящие среды обитания для жизни, чтобы прогрессировать к сложности животного уровня. Небольшие наклоны или экстремальная сезонность на планетах с ураноподобными наклонениями могут ограничить распространение жизни, но незначительный наклон планеты вокруг своей оси может увеличить вероятность того, что на ней образуются насыщенные кислородом атмосферы, которые могут служить маяками микробной жизни и питать метаболизм крупных организмов. Суть в том, что миры, которые немного наклонены на своих осях, могут быть более склонны к развитию сложной жизни. Это помогает нам сузить поиск сложной, возможно, даже разумной жизни во Вселенной.»