De siste årene har antall bekreftede ekstrasolplaneter økt eksponentielt. Fra artikkelen er det bekreftet at totalt 3 777 exoplaneter er bekreftet i 2.817 stjernersystemer, med ytterligere 2.737 kandidater som venter på bekreftelse. Dessuten har antallet landlige (dvs. steinete) planeter økt jevnlig, noe som øker sannsynligheten for at astronomer vil finne bevis på liv utover vårt solsystem.
Dessverre eksisterer ikke teknologien ennå for å utforske disse planetene direkte. Som et resultat blir forskere tvunget til å lete etter det som er kjent som “biosignaturer”, et kjemisk stoff eller et element som er assosiert med eksistensen av tidligere eller nåværende liv. I følge en ny studie fra et internasjonalt forskerteam, ville en måte å lete etter disse signaturene være å undersøke materiale som ble kastet ut fra overflaten til eksoplaneter under en påvirkningshendelse.
Studien - med tittelen "Searching for biosignatures in exoplanetary impact ejecta", ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet astrobiologi og dukket nylig opp på nettet. Det ble ledet av Gianni Cataldi, en forsker fra Stockholms universitets astrobiologisenter. Han fikk selskap av forskere fra LESIA-Observatoire de Paris, Southwest Research Institute (SwRI), Royal Institute of Technology (KTH) og European Space Research and Technology Center (ESA / ESTEC).
Som de indikerer i studien, har de fleste forsøk på å karakterisere eksoplanettbiosfærer fokusert på planetenes atmosfærer. Dette består av å lete etter bevis på gasser som er assosiert med livet her på jorden - f.eks. karbondioksid, nitrogen, etc. - samt vann. Som Cataldi fortalte Space Magazine via e-post:
”Vi vet fra Jorden at liv kan ha en sterk innvirkning på atmosfærens sammensetning. For eksempel er alt oksygen i atmosfæren av biologisk opprinnelse. Også oksygen og metan er sterkt ute av kjemisk likevekt på grunn av livets nærvær. Foreløpig er det foreløpig ikke mulig å studere den atmosfæriske sammensetningen av jordlignende eksoplaneter, men en slik måling forventes å bli mulig i overskuelig fremtid. Dermed er atmosfæriske biosignaturer den mest lovende måten å søke etter utenomjordisk liv. ”
Cataldi og kollegene vurderte imidlertid muligheten for å karakterisere en planetens brukbarhet ved å se etter tegn til påvirkning og undersøke ejecta. En av fordelene med denne tilnærmingen er at ejecta slipper unna legemene med lavere tyngdekraft, som steinete planeter og måner, med størst letthet. Atmosfærene til denne typen kropper er også veldig vanskelige å karakterisere, så denne metoden vil gi rom for karakteriseringer som ellers ikke ville være mulig.
Og som Cataldi antydet, ville det også være gratis for den atmosfæriske tilnærmingen på flere måter:
”For det første, jo mindre eksoplaneten, desto vanskeligere er det å studere atmosfæren. Tvert imot produserer mindre eksoplaneter større mengder rømming ejecta fordi deres overflategravitet er lavere, noe som gjør ejecta fra mindre eksoplanett lettere å oppdage. For det andre, når vi tenker på biosignaturer i impact ejecta, tenker vi først og fremst på visse mineraler. Dette er fordi livet kan påvirke mineralogien til en planet enten indirekte (f.eks. Ved å endre sammensetningen av atmosfæren og dermed la nye mineraler dannes) eller direkte (ved å produsere mineraler, f.eks. Skjelett). Effekt ejecta vil dermed tillate oss å studere en annen slags biosignatur, komplementær til atmosfæriske signaturer. ”
En annen fordel med denne metoden er det faktum at den drar nytte av eksisterende studier som har undersøkt virkningene av kollisjoner mellom astronomiske objekter. For eksempel har det blitt utført flere studier som har forsøkt å sette begrensninger for den gigantiske påvirkningen som antas å ha dannet Earth-Moon-systemet for 4,5 milliarder år siden (også kjent som Giant Impact Hypothesis).
Mens slike gigantiske kollisjoner antas å ha vært vanlige i den siste fasen av terrestrisk planetdannelse (som varer i omtrent 100 millioner år), fokuserte teamet på virkninger av asteroide eller kometære organer, som antas å oppstå i hele en eksoplanetars levetid system. Med å stole på disse studiene kunne Cataldi og kollegene lage modeller for exoplanet ejecta.
Som Cataldi forklarte, brukte de resultatene fra innvirkningskraterlitteraturen for å estimere mengden ejecta som ble opprettet. For å estimere signalstyrken til omkretsstøvstøvskiver som ble opprettet av ejecta, brukte de resultatene fra avfallsdisk (dvs. ekstrasolaranaloger fra solsystemets viktigste asteroide belte) litteratur. Til slutt viste resultatene seg ganske interessante:
"Vi fant ut at en påvirkning av et legeme med en diameter på 20 km produserer nok støv til å være påviselig med gjeldende teleskoper (til sammenligning er størrelsen på påvirkeren som drepte dinosaurene for 65 millioner år siden, imidlertid omlag 10 km). Å studere sammensetningen av det støpte støvet (f.eks. Søk etter biosignaturer) er imidlertid ikke innen rekkevidde for nåværende teleskoper. Med andre ord, med nåværende teleskoper, kunne vi bekrefte tilstedeværelsen av støvet støv, men ikke studere sammensetningen. "
Kort sagt er det å studere materiale som kastes ut fra eksoplaneter innen rekkevidde, og muligheten til å studere sammensetningen en dag vil tillate astronomer å være i stand til å karakterisere geologien til en exoplanet - og dermed sette mer nøyaktige begrensninger på dens potensielle levedyktighet. For tiden blir astronomer tvunget til å komme med utdannede gjetninger om en planets sammensetning basert på dens tilsynelatende størrelse og masse.
Dessverre er en mer detaljert studie som kan bestemme tilstedeværelsen av biosignaturer i ejecta, foreløpig ikke mulig, og vil være veldig vanskelig for selv neste generasjons teleskoper som James Webb romteleskop (JWSB) eller Darwin. I mellomtiden presenterer studiet av ejecta fra eksoplaneter noen veldig interessante muligheter når det gjelder eksoplanettstudier og karakterisering. Som Cataldi antydet:
"Ved å studere ejecta fra en påvirkningshendelse, kunne vi lære noe om geologien og levedyktigheten til eksoplaneten og potensielt oppdage en biosfære. Metoden er den eneste måten jeg vet for å få tilgang til undergrunnen til en exoplanet. På denne måten kan virkningen sees på som et boreeksperiment levert av naturen. Studien vår viser at støv produsert i en påvirkningshendelse i prinsippet er påviselig, og fremtidige teleskoper kan være i stand til å begrense sammensetningen av støvet, og derfor sammensetningen av planeten. "
I de kommende tiårene vil astronomer studere ekstrasolplaneter med instrumenter for å øke følsomheten og kraften i håp om å finne indikasjoner på liv. Gitt tid, søk etter biosignaturer i ruskene rundt eksoplaneter opprettet av asteroide påvirkninger kan gjøres i takt med søkere etter atmosfæriske biosignaturer.
Med disse to metodene kombinert, vil forskere kunne si med større sikkerhet at fjerne planeter ikke bare er i stand til å støtte livet, men aktivt gjør det!
