В поисках пригодных для жизни миров за пределами Земли ученые долгое время обращали внимание на наличие воды, тепла и пищи. Однако появился новый фактор под названием "энтропия", который играет решающую роль в определении того, сможет ли планета поддерживать и развивать сложную жизнь. Ученый Луиджи Петракконе из Неаполитанского университета в Италии изучил эту концепцию и представил идею "планетарного производства энтропии" (PEP) для помощи в выборе потенциально пригодных для жизни планет.
Чтобы понять суть исследования Петраконе, необходимо разобраться в понятии энтропии. В физике энтропия означает недоступность тепловой энергии системы для преобразования в механическую работу. Проще говоря, ее можно рассматривать как меру случайности или беспорядка в системе. Согласно второму закону термодинамики, энтропия во Вселенной имеет тенденцию к увеличению с течением времени.
Что касается живых организмов, то они существуют в состоянии низкой энтропии, характеризующемся высокой упорядоченностью и организованностью. Однако для поддержания этого состояния требуется постоянный приток энергии. По мере роста и эволюции живые системы генерируют отходы и побочные продукты, теряя при этом энергию. Чем больше энергии система получает и впоследствии теряет в окружающей среде, тем выше ее энтропийное состояние.
В работе Петраконе подчеркивается значение энтропии в биосфере планеты. Биосфера с относительно высоким уровнем PEP с большей вероятностью может содержать сложные живые системы и, таким образом, является идеальной целью для исследования. Химическая основа жизни, будь то углерод, кремний или другой элемент, не так важна, как продвижение к большей сложности.
Производство энтропии играет важную роль в возникновении и эволюции жизни. Петракконе объясняет, что "для возникновения сложных самоорганизующихся структур необходимо превысить определенный порог производства энтропии". Другими словами, способность системы рассеивать свободную энергию и жить, эволюционировать и усложняться прямо пропорциональна степени производства энтропии.
Учитывая концепцию PEP, ученые теперь могут лучше определять планеты, которые с большей вероятностью будут поддерживать сложные формы жизни. Измеряя уровень производства энтропии на планете, исследователи могут оценить ее потенциал для размещения биосферы, способной поддерживать и развивать жизнь. Эти знания открывают новые пути для исследований и расширяют наше понимание пригодности для жизни за пределы традиционных факторов, таких как вода и тепло.