Майже два мільйони років тому вид людиноподібних мавп, відомий як homo erectus, почав використовувати вогонь. Це був поступовий процес, від користувачів вогню природного походження до майстрів, здатних створювати полум’я з кременю чи через тертя. Ми їхні нащадки. Ми створіння кузні та печі, вогнища та дому. Вогонь став таким важливим для нас, що замість homo sapiens ми могли б називати себе homo ignus, мавпою, яка володіє вогнем. Вогонь є центральним фактором розвитку нашої цивілізації. Він готує нам їжу, зігріває нас і освітлює нашу ніч. Це викликає цікаве запитання. Чи змогли б ми побудувати цивілізацію без вогню?
Вогонь можливий лише в атмосфері з високим вмістом кисню. В атмосфері з вмістом кисню менше 18% ви не можете мати відкритий вогонь. Для надійного запалювання може знадобитися рівень до 20%. Атмосфера Землі нині має 21% кисню, але його вміст стабільно перевищує 18% лише протягом близько 200 мільйонів років. Упродовж більшої частини історії Землі відкритий вогонь був неможливий. А Земля — єдина планета в Сонячній системі зі значним рівнем кисню. Отже, хоча планети у Всесвіті є звичайним явищем, планети, на яких можливий вогонь, можуть бути рідкісними. Якщо для виникнення цивілізацій потрібен вогонь, атмосферний кисень може стати вузьким місцем.
Це вузьке місце є предметом нещодавнього дослідження, опублікованого на arxiv. Науковці розглянули вимоги до планети, щоб мати багату киснем атмосферу, і виявили, що обмеження є досить жорсткими. Існує лише два основних способи створення вільного кисню в атмосфері. По-перше, це біологічне походження, коли живі організми виробляють кисень за допомогою фотосинтезу. Другий — абіотичний процес, коли ультрафіолетове світло розщеплює водяну пару у верхніх шарах атмосфери на водень і кисень.
Атмосфера з цілком певним вмістом кисню залежить від розміру планети та температури. Авторські права на зображення: Balbi & Frank. Фото з сайту www.universetoday.com.
Дослідження показує, що домінантний механізм залежить від розміру та температури планети. При земних температурах для вільного кисню потрібні живі організми. Але якщо планета занадто мала, вона не зможе утримувати достатню атмосферу для життя, а якщо вона занадто велика, її атмосфера буде так переважати воднем і гелієм, що живі істоти не зможуть виробляти достатньо кисню, щоб подолати поріг у 18%. Тож мешканці суперземлі з температурою Землі, ймовірно, не можуть мати відкритий вогонь.
Для більш гарячих планет домінує абіотичний механізм, але тільки якщо планета більша за Землю. Маленькі гарячі планети не матимуть достатньо щільної водяної пари, щоб генерувати багато кисню. Хорошим прикладом цього є Венера, де занадто тепло для біотичного кисню, але недостатньо для абіотичного кисню. Це означає, що якщо ми знайдемо суперземлю з багатою киснем атмосферою, то вона, ймовірно, виникла абіотичним шляхом. Живі істоти могли б скористатися цим киснем, що, можливо, привело б до появи цивілізації.
Проблема атмосферного кисню є складною, і ця стаття не вдається у подробиці. Її мета — окреслити обмеження здатності створювати вогонь на потенційно придатних для життя планетах. Коли ми шукаємо життя за межами Землі, нам може знадобитися вміння розрізняти потенційно придатні для життя планети та планети, де потенційно може існувати цивілізація.
Останнє може бути набагато рідше, ніж ми сподіваємося.
Довідка: Reference: Balbi, Amedeo, and Adam Frank. «The Oxygen Bottleneck for Technospheres.» arXiv preprint arXiv:2308.01160 (2023).
За інф. з сайту www.universetoday.com підготував Іван Крячко
