Дослідники з Вашингтонського університету прорахували 5 мільярдів років геохімії Землі — від формування 4,5 млрд років тому й приблизно до 500 млн років у майбутнє — і навмисне викинули з рівнянь життя. Стаття вийшла 18 вересня в The Planetary Science Journal.
Каталог екзопланет уже перевалив за 6 тисяч, і атмосфери найперспективніших світів просвічують у пошуках хімії, яка могла б бути побічним продуктом біології. Але «придатна для життя» і «населена» — різні речі. Щоб заявити, що атмосферу неможливо пояснити без біосфери, спершу треба знати, як виглядає атмосфера, якої біосфера ніколи не торкалася.
Симуляція рахує обіг речовини між ядром, мантією, корою, поверхнею й атмосферою протягом усієї історії планети й точно відтворює 19 її властивостей — зокрема тепловий потік крізь мантію. Попередні версії моделі, зроблені в лабораторії астронома Рорі Барнса, включали надра й випромінювання зорі, але обривалися на корі. Поверхню та атмосферу додала Саманта Гілберт-Янізек, яка робила цю роботу аспіранткою в Сіетлі, а тепер працює постдоком у Каліфорнійському університеті в Ріверсайді.
Чому атмосфера взагалі видає життя, добре видно на земному прикладі: рослини й тварини безперервно качають у небо кисень і метан, а ці два гази при зустрічі нищать одне одного. Якщо обидва є — щось їх поповнює. Сама по собі Земля більшу частину історії була майже безкисневою: до Великої кисневої події близько 2,4 млрд років тому вміст O₂ тримався нижче 10⁻⁷, зате метану було 100–1000 ppm.
Тепер у модель можна підставити параметри будь-якої кам’яної екзопланети й подивитися, чи вдасться відтворити спостережувану атмосферу без жодної біології. Не вдається — планета різко дорожчає в науковому сенсі. Гілберт-Янізек каже, що інструмент має давати ймовірність того, що побачене справді вказує на життя на поверхні, а заразом підказувати вимоги до майбутніх телескопів на кшталт Habitable Worlds Observatory.
Одне застереження вбудоване в саму постановку задачі: модель працює лише з біосферами, які пишуть себе в атмосферу. Підлідний океан на кшталт європівського не залишив би в спектрі нічого — і такий світ симуляція спокійно пояснила б без життя.