Фосфін - один з найбільш погано пахнучих і токсичних газів на Землі, який можна знайти в деяких з найбрудніших місць, включаючи купи гною і глибини боліт. Цей гнилий «болотяний газ» також легко займається і реагує з частинками в нашій атмосфері.
Велика частина життя на Землі, особливо вся аеробне, що дихає киснем життя, не хоче мати нічого спільного з фосфіном, не виробляє його і не покладається на нього для виживання.
І ось тепер дослідники Массачусетського технологічного інституту виявили, що фосфін виробляється іншою, менш поширеною формою життя: анаеробними організмами, такими як бактерії та мікроби, які не потребують кисню, щоб жити.
Дослідники виявили, що фосфін не може бути вироблений якимось іншим способом, крім як цими незвичайними, не схильними до кисню організмами, що робить фосфін чистою біосигнатурою - ознакою життя (принаймні, для певного виду).
У статті, опублікованій в журналі Astrobiology, дослідники повідомляють, що, якби фосфіни вироблялися в кількостях, подібних метану на Землі, газ генерував би характерну картину світла в атмосфері планети.
Ця схема була б досить чіткою, щоб виявити її на відстані 16 світлових років телескопом, таким як майбутній космічний телескоп Джеймс Вебб. Якби фосфін був виявлений на скелястій планеті, це було б безпомилковою ознакою позаземного життя.
Усвідомлення того, що фосфін пов'язаний з анаеробним життям, було підказкою, що молекула може бути життєздатною біосигнатурою. Але, щоб бути впевненим, вчені повинні були виключити будь-яку можливість того, що фосфін міг бути вироблений чим-небудь крім життя.
Щоб зробити це, вони витратили останні кілька років на вивчення багатьох видів фосфору, основного будівельного блоку фосфіну, через вичерпний теоретичний аналіз хімічних шляхів, при все більш екстремальних сценаріях, щоб побачити, чи може фосфор перетворитися на фосфін яким-небудь абіотичним (тобто не генеруючим життя) способом.
Фосфін - це молекула, що складається з одного атома фосфору і трьох атомів водню, які зазвичай не воліють збиратися разом. Потрібна величезна кількість енергії, наприклад в екстремальних умовах Юпітера і Сатурна, щоб розбити атоми з достатньою силою, щоб подолати їх природну «неприязнь».
Дослідники розробили хімічні шляхи і термодинаміку, пов'язані з кількома сценаріями на Землі, щоб з'ясувати, чи можуть вони виробляти достатньо енергії, щоб перетворити фосфор на фосфіни.
"У якийсь момент ми розглядали все менш і менш правдоподібні механізми, наприклад, якщо тектонічні плити труться один про одного, чи можете ви отримати плазмову іскру, яка генерує фосфіни? Чи може це вплинути на виробництво фосфіну? І ми пройшли через цей процес протягом декількох років, щоб зрозуміти, що ніщо інше, як життя, не виробляє певних кількостей фосфіну "- кажуть вчені.
Вони виявили, що фосфін не має значних помилкових спрацьовувань, що означає, що будь-яке виявлення фосфіну є вірною ознакою життя. Потім дослідники з'ясували, чи може молекула бути виявлена в атмосфері екзопланети.
Вони змоделювали атмосфери ідеалізованих, бідних киснем, екзопланет двох типів: багатих воднем і двоокису вуглецю. Вони вводили в симуляцію різні швидкості виробництва фосфіну і екстраполювали, як буде виглядати спектр світла в даній атмосфері при певній швидкості виробництва фосфіну.
Вчені виявили, що якби фосфін вироблявся у відносно невеликих кількостях, еквівалентних кількості метану, виробленого сьогодні на Землі, то він міг би генерувати в атмосфері певний сигнал.
Такий сигнал був би досить чітким, щоб його можна було виявити за допомогою передової обсерваторії, такої, як майбутній космічний телескоп Джеймс Вебб, якби екзопланета знаходилася в межах 5 парсеків або близько 16 світлових років від Землі - сфера простору, яка вміщує безліч зірок, що, ймовірно, мають скелясті планети.