Ученые Рочестерского университета предложили новый способ поиска планет с биосферами с помощью агностических биосигнатур. Результаты исследования, в котором описываются примеры таких сигнатур, опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Исследователи использовали модель мира маргариток для моделирования потенциальных биосфер на экзопланетах. В этом подходе планета населена организмами с разным альбедо — характеристикой, определяющей, сколько солнечного света они отражают. Белые маргаритки отражают больше света и охлаждают планету, а черные — поглощают и нагревают. Эти растения создают гомеостатическую обратную связь, поддерживая стабильный климат.
По мере того как звезда такой планеты становится ярче, температура планеты повышается. Сначала черные маргаритки процветают, потому что они поглощают больше энергии. Однако, по мере того, как планета становится горячее, поглощение большего количества энергии становится нежелательным, и белые маргаритки начинают вытеснять черные и процветать. Они отражают больше солнечного света и охлаждают планету.
Мир маргариток — это упрощенная модель, и, хотя Земля не является им, жизнь на ней также регулирует условия обитания. Ученые применили теорию семантической информации (ТСИ), чтобы изучить агностические биосигнатуры — сложные паттерны и структуры, которые нельзя объяснить небиологическими процессами. К ним относятся неравновесие, новый перенос энергии, необычные уровни организации в разных масштабах и циклические или систематические изменения, которые предполагают биологическую причину.
Ученые смоделировали потенциальные условия на экзопланетах класса М-карликов (небольшие красные звезды) и вывели уравнения, описывающие совместную эволюцию маргариток на этих мирах с их планетарной средой. По данным модели, увеличение светимости звезд ведет к усилению корреляций между биосферой и средой. Эти корреляции соответствуют фазам обмена информацией и свидетельствуют о том, что растения могут контролировать климат планеты. Различия в альбедо флоры относительно голой земли играют важную роль в поддержании стабильных температурных условий на планете.
Авторы также отметили, что не вся информация, поступающая от окружающей среды к биосфере, полезна для поддержания гомеостаза. Анализ этой информации помогает определить, какая информация способствует выживанию биосферы.
В дальнейшем ученые планируют разработать более сложные модели, которые включат множество взаимодействий между живыми и неживыми системами на экзопланетах, чтобы выявить агностические биосигнатуры и лучше понять возможность существования жизни за пределами Земли.