Изучение химического состава планет и тем более их атмосфер не за горами. Уже появляются первые, еще не очень надежные и лишь самые общие результаты. Между тем, именно в химическом составе поверхности, океанов и атмосферы планеты должно отражаться наличие жизни. Особенности спектральных линий далеких миров могут указать на возможное наличие на них жизни. Например, кислород или метан на нашей планете восполняются в атмосфере в первую очередь за счет жизнедеятельности живых организмов. Эти признаки наличия жизни на нашей планете при их изучении из космоса отнюдь не всегда оставались одинаковыми, как замечает астробиолог Университета Файфа Джек О’Мали-Джеймс. Поэтому было бы неплохо выяснить, как может проявить свое присутствие жизнь на разных стадиях развития планеты, в том числе в самом конце ее жизненного пути.

«Астробиология сейчас уделяет намного больше внимания проблеме зарождения жизни, чем на ее окончании. Поэтому мне стало интересно разобраться, как биосферы разных планет могут эволюционировать и как они встречают свой конец при смерти планеты. За счет этого можно оценить, насколько долго планета способна поддерживать жизнь, которую мы можем заметить, и насколько долго – лишь ее зачатки или остатки, уже незаметные», – говорит О’Мали-Джеймс. Идея такого исследования родилась при использовании типичной модели биосферы и атмосферы планеты. О’Мали-Джеймс заинтересовался, что будет, если в этой модели ввести условия, при которых уже почти вся вода испарилась с планеты. Такая ситуация ожидает Землю через 2-3 миллиарда лет, так как Солнце постепенно увеличивает яркость. На самом деле, Земля станет непригодной для жизни, тем более сложных форм, задолго до превращения нашего светила в красный гигант. Через 2.8 миллиарда лет это еще будет звезда главной последовательности, но использование модели О’Мали-Джеймса показывает, что к тому времени жизнь будет с трудом удерживать последние позиции на нашей планете.

«Главный результат нашего исследования заключается в том, что оно указывает на возможность заметить признаки жизни на планете, где она уже скоро исчезнет», – говорит  О’Мали-Джеймс. Смерть биосферы на нагревающейся Земле начнется с растений. Увеличение температуры приведет к ускоренному разрушению камней и усилению их способности к поглощению атмосферного углекислого газа. Этот газ используется растениями для получения энергии, так что они начнут умирать. Уход растений будет сопровождаться одновременно уменьшением количества кислорода в атмосфере и уменьшением количества пищи для части животных. Через 1.2-1.85 миллиардов лет Земля станет практически безжизненной для невооруженного глаза, так как на ней не будет растений и животных.

Микробы продержатся на умирающей Земле намного дольше, чем сложные организмы. После вымирания последних биосфера Земли станет похожа на ее ранние версии, так как она будет состоять в основном из одноклеточных микробов. В течение нескольких миллионов лет после смерти растений серьезные изменения ожидают и мир микробов: останутся лишь те, что способны обходиться без кислорода. Большая часть оставшихся микробов будет прятаться либо в пещерах, либо на вершинах гор – там, где холоднее. Однако через 2.8 миллиардов лет температура поднимется настолько, что признаки жизни станет невозможно выявить на большом расстоянии.

При этом основные признаки жизни на современной Земле исчезнут примерно через 1.11 миллиардов лет – это большое количество атмосферного кислорода и озона. Однако в атмосфере будет содержаться изопрен пока не вымрут все растения, а это соединение быстро разрушается при реакции с кислородом. Также в период вымирания растений и животных в атмосфере появятся соединения, выделяемые при разложении большого количества органических соединений. Набор таких газов и тех, что образуются из них под солнечными лучами, также будет сильным указанием на наличие жизни.

Метан также может указывать на наличие жизни на планете, причем после того, как остальные такие газы уже исчезнут. Более того, уровень метана в атмосфере умирающей Земли будет в несколько раз выше, чем сейчас. После того, как растения умрут, уровень углекислого газа снова увеличится, и начнут процветать бактерии, использующие его и производящие метан. Впрочем, высокий уровень метана в атмосфере может указывать на мощную вулканическую активность или бурное протекание реакций, не связанных с жизнью. Дополнительные указания на жизнь могут прийти от организмов, обитающих прямо в атмосфере. В верхних слоях температура будет благоприятнее, чем на поверхности нагревающейся планеты. В атмосфере Земли микроорганизмы обнаружены, однако до сих пор неизвестно, живут ли они там или лишь путешествуют, ожидая возвращения на поверхность. Наличие микроорганизмов в облаках планеты может привести к образования крупных капель жидкости, задача лишь обнаружить их с другой планеты.

Главной проблемой в определении жизни могут, впрочем, оказаться не технические особенности нашего оборудования, а внесенные внеземным интеллектом изменения в облик его родной планеты. «Разумную жизнь очень трудно учесть при предсказаниях такого рода, – говорит О’Мали-Джеймс. – Вполне возможно, что разумные существа способны противостоять описанным изменениям будущего планеты. Разум может не только бороться с изменениями на планете, но даже отодвигать ее от светила. Очень трудно предсказать, как эти действия скажутся на внешних признаках наличия жизни на планете, и проще всего предположить, что она будет казаться моложе».