Как достаточно мощное излучение звезды может ионизировать SO₂ с выделением кислорода

Один из признаков наличия жизни на экзопланете – кислород в её атмосфере. На Земле фотосинтезирующие организмы поглощают двуокись углерода, солнечный свет и воду, синтезируя сахара и крахмал, а в качестве побочного продукта – кислород. Земля полнится кислородом. Он составляет до 46% земной коры и примерно столько же – мантии, а атмосфера на 20% состоит из него. Всё это благодаря Кислородной революции, произошедшей около 2,5 млрд лет назад. У древних цианобактерий появились пигменты, поглощающие солнечный свет – так начался фотосинтез, побочным продуктом которого является кислород. За пару миллиардов лет его накопилось достаточно много.

Однако в новом исследовании планетологи утверждают, нашли новый способ появления кислорода в атмосфере. Получается, что кислород будет считаться признаком наличия жизни, только если мы сможем отмести все остальные способы его получения.

Исследование описывает абиотическое появление молекулярного кислорода из двуокиси серы. Сера нередко встречается в составе небесных тел, а поскольку вулканы выбрасывают серу в атмосферу, вулканические землеподобные планеты могут таким способом обогатить свою атмосферу кислородом – без всякой помощи со стороны жизни.

Достаточно мощное излучение родной звезды может ионизировать молекулу двуокиси серы. Учёные пишут, что в таком случае ионизирующее излучение выбивает из молекулы электроны, и она меняет конфигурацию, становясь «двойной положительно заряженной». Она принимает линейную форму, в которой атомы кислорода расположены рядом с одной стороны.

В результате молекула может рассыпаться на две части, одной из которых будет положительно заряженная молекула кислорода. Позаимствовав электрон у другой молекулы, она станет нейтральной. Подобный процесс, кстати, может происходить и на Земле.

Подобный процесс может объяснить наличие кислорода на других небесных телах. Он есть у Ио, Ганимеда и Европы – возможно, именно по описанной схеме. На Ио слишком много вулканов (это вообще самый вулканически активный мир в Солнечной системе), поэтому жизнь там вряд ли возможна. На Ганимеде и Европе есть океаны подо льдом, и если там есть жизнь, она вряд ли сможет наполнить кислородом атмосферу.

В других исследованиях уже высказывались предположения о разных абиотических путях происхождения кислорода. В статье 2014 года представлялись доказательства возможности получения кислорода из CO₂ под воздействием мощного ультрафиолета. В 2015 году японские учёные показали, что близкое к ультрафиолету излучение может производить кислород при участии воды и двуокиси титана в качестве катализатора.