В центре большинства крупных галактик, включая Млечный Путь, находится сверхмассивная чёрная дыра. Межзвёздный газ периодически попадает в её гравитационное поле, активируя режим активного ядра галактики (AGN), который сопровождается мощным выбросом высокоэнергетического излучения. Несмотря на кажущуюся губительность таких условий, новое исследование показало, что AGN-излучение может парадоксальным образом способствовать развитию жизни на планетах с кислородной атмосферой.

Учёные впервые смоделировали, как ультрафиолетовое излучение AGN влияет на атмосферу землеподобных планет. Оказалось, что при наличии кислорода высокоэнергетические фотоны запускают химические реакции, укрепляющие озоновый слой. Это, в свою очередь, защищает поверхность от опасного излучения и стабилизирует климат.

«Как только жизнь насыщает атмосферу кислородом, AGN-излучение становится менее разрушительным и даже полезным, — поясняет ведущий автор исследования Кендалл Сиппи. — Озоновый слой делает планету устойчивее к ультрафиолету, снижая риск вымирания».

Иллюстрация: NOIRLab / NSF / AURA / J. daSilva / M. Zamani

Моделирование охватило планеты с разным составом атмосферы. В бескислородных условиях, аналогичных архейскому эону Земли (4–2,5 млрд лет назад), AGN-излучение практически исключало возможность появления жизни. Однако при повышении уровня кислорода до современных значений (около 21%) озоновый слой формировался всего за несколько дней, обеспечивая защиту.

Ключевую роль в этом процессе играет реакция кислорода с высокоэнергетическим излучением: молекулы O2 распадаются на атомы, которые соединяются в O3. Чем толще озоновый слой, тем больше опасных лучей отражается обратно в космос. Подобный механизм, по мнению учёных, позволил жизни на Земле пережить «кислородную катастрофу» 2 млрд лет назад, когда первые микроорганизмы начали насыщать атмосферу O2.

Если жизнь быстро обогащает атмосферу кислородом, то озон становится регулятором, поддерживающим условия для её развития. Без такой обратной связи жизнь может быстро исчезнуть.

Хотя Земля находится слишком далеко от Стрельца А* (чёрной дыры Млечного Пути), чтобы ощутить влияние AGN, исследователи смоделировали гипотетический сценарий, где планета подвергается излучению в миллиарды раз сильнее. В галактиках эллиптической формы, таких как Мессье 87, или спиральных, как наша, звёзды распределены достаточно широко, чтобы избежать губительного воздействия. Однако в компактных «красных самородках» вроде NGC 1277, где звёзды расположены близко к AGN, условия оказались смертоносными даже для оксигенизированных атмосфер.

Неожиданным открытием стала роль положительной обратной связи в оксигенизированной атмосфере. Как отметила МакКинли Брамбек из Миддлбери-колледжа, участвовавшая в анализе, аналогичные процессы наблюдаются в рентгеновских двойных системах с нейтронными звёздами, где аккреция материи вызывает вспышки излучения.

Подробнее на iXBT