Вчені створили нову метрику для пошуку життя на планетах

Дослідження демонструє нову метрику придатності поверхні екзопланет до життя, яка базується на трьох кліматичних змінних і найкраще відповідає реальним умовам Землі.

Приклад порівняння даних дистанційного зондування з реальними умовами. Зліва: спостережувана придатність поверхні (H) для життя на сучасній Землі. Праворуч: нова метрика, розрахована на основі придатності поверхні для життя на сучасній Землі за умови теплого і вологого середовища з температурою точки роси менше 25°C (позначена W25). Світло-зелений колір означає обмежене життя, середньо-зелений – лише мікробне життя, а темно-зелений – поєднання складного життя з мікробним. Джерело: The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/psj/adf3ab

Глобальні межі для життя та обмеження сучасних моделей

Життя, як ми його знаємо, здатне існувати у вражаючому спектрі температур. Мікроорганізми витримують умови від -20°C до 122°C, тоді як складне життя — лише в діапазоні від 0°C до 50°C. Ширші межі для мікробів свідчать про універсальність біологічних процесів, адаптованих до крайніх середовищ. Однак для оцінки потенціалу життя на екзопланетах важливі не лише температура, а й вода.

“Якщо температура або кількість води не відповідають мінімальним вимогам, планета вважається обмежено придатною для життя,” – йдеться в дослідженні. Важливо, щоб опади перевищували випаровування, та річна норма досягала принаймні 25 см. Такі критерії, як зазначають автори, базуються на відомих межах життєздатності на Землі.

Нові підходи: W25 та фотосинтетичне проксі

Команда вчених розробила нову метрику — W25, яка оцінює середовище за параметрами температури, опадів та випаровування. Вона краще відображає реальний розподіл життя на Землі, ніж інші існуючі індекси. Зокрема, за словами Ханни Л. Вудворд: “Жодне з попередніх визначень не відповідало просторовому розподілу життя на Землі настільки точно”.

Фотосинтез був обраний як проксі для складного життя, оскільки рослини становлять 80% біомаси планети. Більшість фотосинтезуючих організмів мають спектральну сигнатуру, яка дає змогу спостерігати за ними з космосу. Ця властивість дозволяє застосовувати системи дистанційного зондування для оцінки життєздатності екзопланет.

Супутникові дані і нова метрика як прорив

Група порівняла дані реаналізу ERA5 (2003–2018) з супутниковими спостереженнями, щоби протестувати ефективність моделі. Було виявлено, що метрики, засновані лише на одному параметрі — температурі чи наявності льоду — недостатньо точні. Наприклад, температура повітря часто переоцінює життєздатність у нижчих широтах, тоді як морський лід дає помилкові сигнали у високих широтах.

Метрика W25, навпаки, “найбільш точно відповідає спостережуваним закономірностям як якісно, так і кількісно”. Вона досягла точності 0,67 для мікробної життєздатності і 0,70 для складної (за шкалою 0–1). На суходолі ці показники навіть вищі — 0,77 і 0,80 відповідно. Це робить W25 надійним інструментом для оцінки не лише Землі, а й далеких світів.

Висновки: універсальна формула для позаземного життя?

Нова модель дозволяє оцінити першу наближену життєздатність поверхні екзопланет лише на основі трьох змінних — температури, кількості опадів і випаровування. Вона також враховує ефект глобальної циркуляції атмосфери — ключового фактору, що визначає клімат планети. Автори підкреслюють: “Наша метрика дозволяє астрономам робити обґрунтовані припущення щодо екзопланет, маючи обмежені дані дистанційного зондування”.

З урахуванням того, що понад 6000 екзопланет уже виявлено, потреба в ефективних інструментах для аналізу їх придатності до життя зростає. Враховуючи високу точність і простоту, метрика W25 може стати стандартом у планетологічних дослідженнях. Це відкриває шлях до систематичного виявлення світів, де потенційно може існувати життя.

Таким чином, дослідження не лише покращує розуміння умов життя на Землі, а й прокладає шлях до міжзоряних пошуків нових біосфер.