В астрономии и астробиологии давно используется понятие «зоны обитаемости» — области вокруг звезды, где температура позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты. Однако новые исследования показывают, что эта концепция может быть значительно шире. Ученые предполагают, что вместо воды роль среды для жизни могут выполнять так называемые ионные жидкости. Если эта гипотеза подтвердится, число потенциально обитаемых миров во Вселенной может оказаться намного больше, чем считалось ранее.
Почему вода считается ключом к жизни
Поиск жизни за пределами Земли долгое время строился на принципе «следуй за водой». Вода считается универсальным растворителем для биохимических реакций и необходимой средой для обмена веществ. Поэтому астрономы ищут планеты, расположенные на таком расстоянии от звезды, где вода может оставаться жидкой.
Эта область вокруг звезды получила название «обитаемой зоны» или «зоны Златовласки». Слишком близко к звезде — вода испаряется, слишком далеко — замерзает. Но такая модель основана исключительно на биохимии, известной на Земле.
Современные исследования показывают, что жидкая вода может быть не единственной возможной средой для возникновения жизни.
Что такое ионные жидкости
Ионные жидкости представляют собой соли, которые находятся в жидком состоянии при относительно низких температурах, часто ниже 100 °C. В отличие от обычных растворов, они полностью состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов.
Эти вещества обладают рядом необычных физических свойств:
- крайне низкое давление пара
- устойчивость в широком диапазоне температур
- способность растворять различные органические молекулы
Некоторые ионные жидкости могут стабильно растворять белки, ферменты и другие биомолекулы, что делает их потенциально пригодными в качестве среды для биохимических процессов.
Жизнь без воды
Исследователи рассматривают возможность существования так называемых «ионно-жидкостных биосфер». Согласно этой гипотезе, жизнь могла бы использовать ионные жидкости как растворитель вместо воды.
Главное преимущество таких веществ заключается в том, что они остаются жидкими в условиях, где вода не может существовать. Например, они способны сохранять жидкое состояние на горячих планетах или на телах с очень тонкой атмосферой.
Кроме того, ионные жидкости практически не испаряются, поскольку их давление пара чрезвычайно низкое. Это позволяет небольшим каплям или микроскопическим резервуарам жидкости существовать даже без океанов или плотной атмосферы.
Как такие жидкости могут возникать на других планетах
Лабораторные исследования показали, что ионные жидкости могут образовываться естественным образом из обычных планетарных материалов.
Один из возможных механизмов связан с взаимодействием серной кислоты и органических соединений, содержащих азот. Серная кислота может появляться в результате вулканической активности, а органические молекулы широко распространены в космосе.
В определённых условиях сначала возникает временная жидкая среда, которая растворяет органические вещества. После испарения избыточных компонентов может сформироваться устойчивый слой ионной жидкости.
Такие процессы теоретически возможны на теплых каменистых планетах с недостатком воды.
Новый тип потенциально обитаемых миров
Если гипотеза подтвердится, астрономам придется пересмотреть критерии поиска жизни. Многие планеты, которые ранее считались слишком горячими или слишком сухими, могут оказаться пригодными для существования необычных форм жизни.
Например, теплые каменистые планеты с тонкой атмосферой, где вода быстро испаряется, могли бы сохранять небольшие резервуары ионных жидкостей. Эти жидкости способны существовать при температурах и давлениях, несовместимых с жидкой водой.
В результате потенциальная «обитаемая зона» вокруг звезд может оказаться значительно шире.
Значение для поиска экзопланет
За последние десятилетия астрономы обнаружили тысячи экзопланет. Многие из них находятся вне традиционной зоны обитаемости и поэтому считались малоперспективными для поиска жизни.
Но если альтернативные растворители действительно могут поддерживать биохимию, число потенциально пригодных для жизни миров резко увеличится.
Это также означает, что будущие космические телескопы должны учитывать возможность существования необычных химических сред, а не ограничиваться поиском только воды.
Новое направление в астробиологии
Исследование альтернативных жидкостей для жизни становится отдельным направлением астrobiологии. Ученые изучают свойства различных веществ — от жидких углеводородов до ионных жидкостей — чтобы понять, какие из них способны поддерживать сложные химические реакции.
Если такие среды окажутся пригодными для биохимии, представление о том, где может существовать жизнь, радикально изменится.
Расширение границ обитаемой Вселенной
Гипотеза о роли ионных жидкостей подчеркивает важную особенность современной науки о планетах: жизнь может существовать в гораздо более разнообразных условиях, чем предполагалось раньше.
Если будущие исследования подтвердят возможность биохимии в таких средах, привычное определение зоны обитаемости — основанное исключительно на жидкой воде — перестанет быть универсальным.
В таком случае многие ранее «неподходящие» экзопланеты могут стать новыми объектами для поиска жизни во Вселенной.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
