Интересное
Apr. 15th, 2021 08:31 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeЯ давно подозреваю, что у многих (а возможно - у подавляющего большинства) адептов Святой Экзобиоты мыслительные процессы протекают очень своеобразным образом, старательно огибая общеизвестные факты.
В этом журнале уже упоминалась многолетняя бурная деятельность по теоретическому определению границ зоны обитаемости, внутри которых для данного размера звезды должна находиться орбита планеты, чтобы обеспечить мало-мальскую возможность возникновения и развития какой-нибудь представимой жизни (напомню, что эта область иногда именуется забавным названием - зона Златовласки, Goldilocks zone https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/86077.html). В результате этой деятельности раз за разом после опубликования очередного набора критериев в зону обитаемости попадали то Марс, то Венера - зато Земля оказывалась где-то на ее периферии, а то и вообще выпадала из очередной зоны. Так что не там мы живем, если верить энтузиастам, не там. А может, неправильно. Да и вообще, есть ли жизнь на Земле?
Правда, относительно недавно после долгого искусственного подбора параметров адептам наконец удалось договориться и найти (в основном, искусственно и ad hoc) такие определения этой зоны, которые могли бы уверенно включать еще и Землю. Но выглядело это как-то нарочито.
Ну, а параллелльно другие энтузиасты искали биомаркеры - вещества, наличие которых в атмосфере планеты должно подтвердить (или хотя бы, с высокой степенью уверенности заподозрить) наличие на ней жизни.
Этот процесс тоже протекал своеобразно. В качестве биомаркеров предлагались (и предлагаются) такие вещества, которые заставляют заподозрить, что и этим исследователям факт наличия жизни на Земле пока не известен. Самым безобидным из них является метан - и это полбеды, потому что подчас в списке биомаркеров встречаются этан, хлорметан, закись азота https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/122224.html и прочая гадость (вплоть до синильной кислоты). Так что пока не научимся существовать в атмосфере с таким составом - экзобиологи нас полноценной жизнью не признают...
Ну, а одним из наиболее популярных претендентов на роль биомаркера является, разумеется, молекулярный кислород. Подозреваю, что не из каких-то глубоко теоретических исследований - а по причине того, что некоторые энтузиасты подчас отвлекаются от своих трудов и, читая книжки на посторонние темы, узнают, что на ста процентах известных человечеству населенных планет в атмосфере имеется свободный кислород и, более того, он появился благодаря тамошней биоте и даже играет определенную роль в ее биохимии.
Я не буду еще раз упоминать, что такой выбор биомаркера означет, что жизнь на Земле в течение более, чем миллиарда лет (до сидерия и риасия, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/115377.html) существовала незаконно, не спросившись у энтузиастов. И что вовсе не факт, что палеопротерозойская кислородная катастрофа и появление биогенного свободного кислорода в атмосфере Земли были столь уж закономерны - так что земная биота, в принципе, могла бы дожить и до сегодняшних дней, прекрасно обходясь без кислорода - а атмосфера, соответственно, без этого яда.
Зато упомяну другое. В принципе, пока адепты балуются доказательствами природы кислорода как биомаркера, планетология прекрасно знает (и не скрывает этого знания - только энтузиасты, похоже, им не интересуются), что кислород в атмосфере планет может накапливаться многообразными естественными, абиогенными механизмами. И это относится не только к горячим или очень теплым планетам https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/88584.html, атмосферы которых насыщаются кислородом по очевидным причинам - диссоциация оксидов и иных кислородсодержащих соединений при высокой температуре - но и для планет с вполне умеренным, подобным земному, температурным режимам.
Недавно как раз появилось описание очередного механизма. Точнее, механизмов.
При нормальной эволюции и не слишком маленьких миниземель, и не слищком крупных суперземель https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/10070.html, в процессе формирования коры и ее взаимодействия с атмосферой, выделяется значительное клооличество разнообразных газов. И вот тут обнаруживается интересное...
В норме, если на планете есть (или любым способом появляется) вода, водяной пар в ее верхних слоях расщепляется на водород и кислород ультрафиолетовым излучением звезды и космическим излучением. При небольшой массе планеты (я же говорю - не гигант), ее гравитация не может удержать водород, покидающий атмосферу, но удерживет кислород, в этой самой атмосфере задерживающийся.
Процесс известный - но считалось, что таким образом накопить кислород трудно, потому что атмосферный кислород интенсивно расходуется на окисление поверхностных горных пород, углерода и т.п. Оказалось, все не так просто...
Если на рассматриваемых планетах содержится достаточно много воды, она формирует мощные поверхностные океаны, блокирующие контакт кислорода с горными породами (кстати, попутно еще и снижающие геологическую активность за счет повышения давления в коре). В результате фотолитическое накопление свободного кислорода не компенсируется окислительными процессами - и атмосфера планеты насыщается кислородом.
И знаете, что интересно? По оценкам, стоило только Земле в процессе поздней тяжелой бомбардировки https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/185948.html получить в три-пять раз больше воды (что, в принципе, при чуть ином составе протопланетного облака или при ином характере взаимодействий во внешней Солнечной чичтеме, и вызвавших саму бомбардировку, было вполне возможным) - и этот процесс был бы запущен. В результате Земля имела бы кислородную атмосферу еще в эоархее (см. ссылку выше, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/115377.html) - и большой вопрос, могла ли бы в этих условиях вообще сформироваться жизнь. Так что имели бы мы в этом случае безжизненную Землю с большим содержанием кислорода в атмосфере. На радость экзобиологам.
Но и это еще не все.
Если землеподобная планета в процессе эволюции имеет воды меньше, чем нужно, то в процессе эволюции планетная кора формируется очень быстро, причем в достаточно химически инертном виде. В результате практически вся вода планеты остается в несвязанном виде, формирует атмосферу с большим количеством водяного пара - и фотолитический кислород не расходуется на окисление. Опять же, в обитаемой зоне возникает совершенно безжизненная землеподобная планета со значительном сожержанием кислорода в атмосфере.
Есть и третий вариант.
Если землеподобная планета изначально имеет высокое содержание углерода, в ее атмосфере накапливается углекислый газ. А в результате, как знает даже Грета Тунберг, на планете разовьется парниковый эффект - и получим мы нечто, напоминающее Венеру. Соответственно, при высокой температуре поверхности конденсация атмосферной воды на ней будет невозможна - а следовательно, в атмосфере будет содержаться значительное количество фотолитического кислорода. И опять получим землеподобную планету в зоне обитаемости, без жизни - но с кислородом.
Ну, а под конец стоит заметить, что есть и еще один вариант.
Если еще до начала эволюции планетной системы протозвездное облако образовывалось с активным участием массивных звезд, оно будет обогащено альфа-элементами (иметь высокое соотношение [α/Fe], см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/258400.html).
А результат окажется интересным. Окисление поверхности планеты, обогащенной α-элементами, может протекать куда менее активно. И в результате, опять же, кислород в атмосфере появится - а расходоваться на окисление будет куда медленнее и в меньшем количестве. Так что и в этом случае можно любоваться абиогенным кислородом в атмосфере землеподобной планеты.
Кстати, обратите внимание на один вывод из всего сказанного. Он может оказаться куда более интересным, чем сам факт того что кислород в атмосфере планет, во всем подобных Земле, может накапливаться многими способами, так что наличие кислорода у планеты в зоне обитаемости отнюдь не свидетельствует о наличии на ней какой-то жизни.
Вывод прост. Даже не слишком значительное изменение начальных условий существования Земли, не затрагивающее ни ее орбитальные характеристики, ни ее массу, а относящееся к сугубо внешним воздействующим факторам, привело бы к существенному изменению параметров и характеристик и ее поверхности, и ее атмосферы, скорее всего, исключающему любую возможность появления жизни.
В этом журнале уже упоминалась многолетняя бурная деятельность по теоретическому определению границ зоны обитаемости, внутри которых для данного размера звезды должна находиться орбита планеты, чтобы обеспечить мало-мальскую возможность возникновения и развития какой-нибудь представимой жизни (напомню, что эта область иногда именуется забавным названием - зона Златовласки, Goldilocks zone https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/86077.html). В результате этой деятельности раз за разом после опубликования очередного набора критериев в зону обитаемости попадали то Марс, то Венера - зато Земля оказывалась где-то на ее периферии, а то и вообще выпадала из очередной зоны. Так что не там мы живем, если верить энтузиастам, не там. А может, неправильно. Да и вообще, есть ли жизнь на Земле?
Правда, относительно недавно после долгого искусственного подбора параметров адептам наконец удалось договориться и найти (в основном, искусственно и ad hoc) такие определения этой зоны, которые могли бы уверенно включать еще и Землю. Но выглядело это как-то нарочито.
Ну, а параллелльно другие энтузиасты искали биомаркеры - вещества, наличие которых в атмосфере планеты должно подтвердить (или хотя бы, с высокой степенью уверенности заподозрить) наличие на ней жизни.
Этот процесс тоже протекал своеобразно. В качестве биомаркеров предлагались (и предлагаются) такие вещества, которые заставляют заподозрить, что и этим исследователям факт наличия жизни на Земле пока не известен. Самым безобидным из них является метан - и это полбеды, потому что подчас в списке биомаркеров встречаются этан, хлорметан, закись азота https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/122224.html и прочая гадость (вплоть до синильной кислоты). Так что пока не научимся существовать в атмосфере с таким составом - экзобиологи нас полноценной жизнью не признают...
Ну, а одним из наиболее популярных претендентов на роль биомаркера является, разумеется, молекулярный кислород. Подозреваю, что не из каких-то глубоко теоретических исследований - а по причине того, что некоторые энтузиасты подчас отвлекаются от своих трудов и, читая книжки на посторонние темы, узнают, что на ста процентах известных человечеству населенных планет в атмосфере имеется свободный кислород и, более того, он появился благодаря тамошней биоте и даже играет определенную роль в ее биохимии.
Я не буду еще раз упоминать, что такой выбор биомаркера означет, что жизнь на Земле в течение более, чем миллиарда лет (до сидерия и риасия, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/115377.html) существовала незаконно, не спросившись у энтузиастов. И что вовсе не факт, что палеопротерозойская кислородная катастрофа и появление биогенного свободного кислорода в атмосфере Земли были столь уж закономерны - так что земная биота, в принципе, могла бы дожить и до сегодняшних дней, прекрасно обходясь без кислорода - а атмосфера, соответственно, без этого яда.
Зато упомяну другое. В принципе, пока адепты балуются доказательствами природы кислорода как биомаркера, планетология прекрасно знает (и не скрывает этого знания - только энтузиасты, похоже, им не интересуются), что кислород в атмосфере планет может накапливаться многообразными естественными, абиогенными механизмами. И это относится не только к горячим или очень теплым планетам https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/88584.html, атмосферы которых насыщаются кислородом по очевидным причинам - диссоциация оксидов и иных кислородсодержащих соединений при высокой температуре - но и для планет с вполне умеренным, подобным земному, температурным режимам.
Недавно как раз появилось описание очередного механизма. Точнее, механизмов.
При нормальной эволюции и не слишком маленьких миниземель, и не слищком крупных суперземель https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/10070.html, в процессе формирования коры и ее взаимодействия с атмосферой, выделяется значительное клооличество разнообразных газов. И вот тут обнаруживается интересное...
В норме, если на планете есть (или любым способом появляется) вода, водяной пар в ее верхних слоях расщепляется на водород и кислород ультрафиолетовым излучением звезды и космическим излучением. При небольшой массе планеты (я же говорю - не гигант), ее гравитация не может удержать водород, покидающий атмосферу, но удерживет кислород, в этой самой атмосфере задерживающийся.
Процесс известный - но считалось, что таким образом накопить кислород трудно, потому что атмосферный кислород интенсивно расходуется на окисление поверхностных горных пород, углерода и т.п. Оказалось, все не так просто...
Если на рассматриваемых планетах содержится достаточно много воды, она формирует мощные поверхностные океаны, блокирующие контакт кислорода с горными породами (кстати, попутно еще и снижающие геологическую активность за счет повышения давления в коре). В результате фотолитическое накопление свободного кислорода не компенсируется окислительными процессами - и атмосфера планеты насыщается кислородом.
И знаете, что интересно? По оценкам, стоило только Земле в процессе поздней тяжелой бомбардировки https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/185948.html получить в три-пять раз больше воды (что, в принципе, при чуть ином составе протопланетного облака или при ином характере взаимодействий во внешней Солнечной чичтеме, и вызвавших саму бомбардировку, было вполне возможным) - и этот процесс был бы запущен. В результате Земля имела бы кислородную атмосферу еще в эоархее (см. ссылку выше, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/115377.html) - и большой вопрос, могла ли бы в этих условиях вообще сформироваться жизнь. Так что имели бы мы в этом случае безжизненную Землю с большим содержанием кислорода в атмосфере. На радость экзобиологам.
Но и это еще не все.
Если землеподобная планета в процессе эволюции имеет воды меньше, чем нужно, то в процессе эволюции планетная кора формируется очень быстро, причем в достаточно химически инертном виде. В результате практически вся вода планеты остается в несвязанном виде, формирует атмосферу с большим количеством водяного пара - и фотолитический кислород не расходуется на окисление. Опять же, в обитаемой зоне возникает совершенно безжизненная землеподобная планета со значительном сожержанием кислорода в атмосфере.
Есть и третий вариант.
Если землеподобная планета изначально имеет высокое содержание углерода, в ее атмосфере накапливается углекислый газ. А в результате, как знает даже Грета Тунберг, на планете разовьется парниковый эффект - и получим мы нечто, напоминающее Венеру. Соответственно, при высокой температуре поверхности конденсация атмосферной воды на ней будет невозможна - а следовательно, в атмосфере будет содержаться значительное количество фотолитического кислорода. И опять получим землеподобную планету в зоне обитаемости, без жизни - но с кислородом.
Ну, а под конец стоит заметить, что есть и еще один вариант.
Если еще до начала эволюции планетной системы протозвездное облако образовывалось с активным участием массивных звезд, оно будет обогащено альфа-элементами (иметь высокое соотношение [α/Fe], см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/258400.html).
А результат окажется интересным. Окисление поверхности планеты, обогащенной α-элементами, может протекать куда менее активно. И в результате, опять же, кислород в атмосфере появится - а расходоваться на окисление будет куда медленнее и в меньшем количестве. Так что и в этом случае можно любоваться абиогенным кислородом в атмосфере землеподобной планеты.
Кстати, обратите внимание на один вывод из всего сказанного. Он может оказаться куда более интересным, чем сам факт того что кислород в атмосфере планет, во всем подобных Земле, может накапливаться многими способами, так что наличие кислорода у планеты в зоне обитаемости отнюдь не свидетельствует о наличии на ней какой-то жизни.
Вывод прост. Даже не слишком значительное изменение начальных условий существования Земли, не затрагивающее ни ее орбитальные характеристики, ни ее массу, а относящееся к сугубо внешним воздействующим факторам, привело бы к существенному изменению параметров и характеристик и ее поверхности, и ее атмосферы, скорее всего, исключающему любую возможность появления жизни.
(no subject)
Date: 2021-04-15 06:53 am (UTC)какие бы Вы предложили маркеры?
(no subject)
Date: 2021-04-15 07:10 am (UTC)Я даже думать на эту тему ленюсь :)))
По крайней мере пока не увижу смысла в этом действии.
(no subject)
Date: 2021-04-15 01:26 pm (UTC)(no subject)
Date: 2021-04-15 02:30 pm (UTC)(no subject)
Date: 2021-04-15 08:23 am (UTC)И там же объясняют:
Как можно рассуждать о других мирах, если наш совершенно неправильно интерпретируется?
И, да, "блокирующие контакт кислорода с гордыми породами".
(no subject)
Date: 2021-04-15 08:53 am (UTC)Так речь именно о том, что даже при простейшей интрпретации зоны обитания как зоны, в которой на поверхности планеты должна существовать жидкая вода, никак не получается определить эту зону для того, чтобы с какой-то внятной уверенностью тыкать пальцем в очередную экзопланету и сказать, там она или нет. Тем более, указать границы поиска.
Осбоенно, с учетом того, что варьируя востав атмосферы, можно очень сильно изменять температуру поверхности - а идеи о том, чтобы по орбите и инсоляции определять примерный состав атмосферы (которые и лежат в основе определения границ обитаемой зоны) пока на трех исследователей дают пять совсем разных результатов. :)