Для розвитку життя на планеті потрібні певні хімічні елементи в достатній кількості. Фосфор та азот належать до таких. Фосфор життєво важливий для формування ДНК та РНК, які зберігають та передають генетичну інформацію, а також для енергетичного балансу клітин. Азот є важливим компонентом білків, які потрібні для формування, структури та функціонування клітин. Без цих двох елементів жодне життя не може розвинутися з неживої матерії.

Дослідження, виконане Крейґом Волтоном (Craig Walton), постдоком Центру походження та поширення життя в Технічному університеті Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zurich), та професором ETH Марією Шенбехлер (Maria Schönbächler), показало: під час формування ядра планети має бути достатньо фосфору та азоту. Результати дослідження опубліковано в Nature Astronomy.

«Під час формування ядра планети має бути присутня саме така кількість кисню, щоб фосфор і азот могли залишатися на поверхні планети», — пояснив Волтон, перший автор дослідження. Саме так було на Землі близько 4,6 мільярда років тому — хімічна удача у Всесвіті. Це відкриття може вплинути на те, як вчені шукають життя в інших частинах Всесвіту.

Схема, що ілюструє обмеження ймовірного життя на поверхні планети концентрацією поживних речовин у мантії. Авторські права на зображення: Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02775-z. Фото з сайту https://phys.org.

Формування ядра як форма космічної рулетки

Коли планети формуються, вони спочатку розвиваються з розплавленої породи. Протягом цього часу відбувається процес сортування: важкі метали, такі як залізо, опускаються вниз і утворюють ядро, тоді як легші метали формують мантію, а пізніше — кору планети.

Якщо під час формування ядра кисню занадто мало, фосфор зливається з важкими металами, такими як залізо, і переміщується до ядра. Цей елемент потім більше не доступний для розвитку життя. З іншого боку, занадто багато кисню під час формування ядра призводить до того, що фосфор залишається в мантії, а азот, найімовірніше, потрапляє в атмосферу й зрештою виходить з неї у відкритий космос.

Хімічна зона Золотоволоски

Волтон та його співавтори за допомогою чисельних моделей продемонстрували, що лише у винятково вузькому діапазоні умов середнього рівня кисню, відомому як хімічна зона Золотоволоски, фосфор та азот залишатимуться в мантії в достатній кількості.

«Наші моделі чітко показують, що Земля перебуває саме в цьому діапазоні. Якби у нас було трохи більше або трохи менше кисню під час формування ядра, фосфору чи азоту не було б достатньо для розвитку життя», — сказав Волтон.

Дослідники також показали, що під час формування інших планет, таких як Марс, рівень кисню був поза зоною Золотоволоски. Це призвело до того, що в мантії планети не було достатньо фосфору чи азоту.

Нові критерії для пошуку життя

Нові висновки можуть змінити те, як науковці шукають життя в інших частинах Всесвіту. Досі основну увагу зосереджували на тому, чи є на планеті вода. За словами Волтона та Шенбехлер, цього дещо недостатньо.

Не відповідна кількість кисню, доступного під час формування планети, може означати, що багато планет хімічно непридатні для життя з самого початку. Навіть якщо на них присутня вода і вони, здається, мають відповідні умови для життя.

Пошук схожих планетних систем у Всесвіті

Ці хімічні передумови для життя астрономи можуть опосередковано виміряти, спостерігаючи за іншими планетними системами за допомогою великих телескопів. Кількість кисню, присутнього в планетній системі, залежить від хімічного складу материнської зорі. Хімічна структура зорі формує всю планетну систему навколо неї, бо планети головно складаються з того ж матеріалу, що й їхня материнська зоря.

Тому планетні системи, які суттєво відрізняються від нашої за своїм хімічним складом, не є гарними місцями для пошуку життя в інших частинах Всесвіту. «Це робить пошук життя на інших планетах набагато конкретнішим. Нам слід шукати планетні системи із зорями, схожими на Сонце», — зазначив Волтон.

За інф. з сайту https://phys.org