I sine anstrengelser for å finne bevis på liv utover vårt solsystem, blir forskere tvunget til å ta det som er kjent som "lavt hengende frukt". I utgangspunktet kommer dette ned til å avgjøre om planeter kan være "potensielt beboelige" basert på om de vil være varme nok til å ha flytende vann på overflatene og tette atmosfærer med nok oksygen.
Dette er en konsekvens av det faktum at eksisterende metoder for å undersøke fjerne planeter stort sett er indirekte, og at Jorden bare er en planet vi kjenner til som er i stand til å støtte livet. Men hva hvis planeter som har rikelig med oksygen ikke garantert vil gi liv? I følge en ny studie fra et team fra Johns Hopkins University, kan dette meget vel være tilfelle.
Funnene ble publisert i en studie med tittelen “Gas Phase Chemistry of Cool Exoplanet Atmospheres: Insight from Laboratory Simulations”, som nylig ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet ACS Jorden og verdensrommet Kjemi. For studiens skyld simulerte teamet atmosfærene til ekstrasolplaneter i et laboratoriemiljø for å demonstrere at oksygen ikke nødvendigvis er et tegn på liv.
På jorden utgjør oksygengass omtrent 21% av atmosfæren og oppsto som et resultat av fotosyntesen, som kulminerte i den store oksygenasjonshendelsen (for ca. 2,45 milliarder år siden). Denne hendelsen endret drastisk sammensetningen av jordas atmosfære, og gikk fra en sammensatt av nitrogen, karbondioksid og inerte gasser til den nitrogen-oksygenblandingen vi kjenner i dag.
På grunn av sin betydning for økningen av komplekse livsformer på jorden, regnes oksygengass som en av de viktigste biosignaturene når vi leter etter mulige indikasjoner på liv utenfor jorden. Tross alt er oksygengass et resultat av fotosyntetiske organismer (som bakterier og planter) og forbrukes av komplekse dyr som insekter og pattedyr.
Men når det kommer helt ned til det, er det mye som forskere ikke vet om hvordan forskjellige energikilder initierer kjemiske reaksjoner og hvordan disse reaksjonene kan skape biosignaturer som oksygen. Mens forskere har kjørt fotokjemiske modeller på datamaskiner for å forutsi hva eksoplanettatmosfærer kan være i stand til å lage, har reelle simuleringer i et laboratoriemiljø manglet.
Forskerteamet gjennomførte simuleringene sine ved hjelp av det spesialdesignede Planetariske HAZE (PHAZER) -kammeret i laboratoriet til Sarah Hörst, en assisterende professor i jord- og planetarvitenskap ved JHU og en av hovedforfatterne på papiret. Forskerne begynte med å lage ni forskjellige gassblandinger for å simulere eksoplanettatmosfærer.
Disse blandingene stemte overens med spådommer som ble gjort om de to vanligste typene eksoplanett i vår galakse - Super-Earths og mini-Neptunes. I samsvar med disse forutsigelsene var hver blanding sammensatt av karbondioksid, vann, ammoniakk og metan, og ble deretter oppvarmet til temperaturer i området fra 27 til 370 ° C (80 til 700 ° F).
Teamet injiserte deretter hver blanding i PHAZER-kammeret og utsatte dem for en av to energiformer kjent for å utløse kjemiske reaksjoner i atmosfæren - plasma fra vekselstrøm og ultrafiolett lys. Mens de tidligere simulerte elektriske aktivitetene som lyn eller energiske partikler, simulerte UV-lyset lys fra solen - den viktigste driveren for kjemiske reaksjoner i solsystemet.
Etter å ha kjørt eksperimentet kontinuerlig i tre dager, som tilsvarer hvor lenge atmosfæriske gasser ville bli utsatt for en energikilde i verdensrommet, målte og identifiserte forskerne de resulterende molekylene med et massespektrometer. Det de fant var at i flere scenarier ble det produsert oksygen og organiske molekyler. Disse inkluderer formaldehyd og hydrogensyanid, noe som kan føre til produksjon av aminosyrer og sukker.
Kort sagt var teamet i stand til å demonstrere at oksygengass og råvarene som liv kunne komme fra, begge kunne skapes gjennom enkle kjemiske reaksjoner. Som Chao He, hovedforfatteren på studien, forklarte:
"Folk pleide å antyde at oksygen og organiske stoffer som er til stede sammen indikerer liv, men vi produserte dem abiotisk i flere simuleringer. Dette antyder at selv samtilstedeværelsen av ofte aksepterte biosignaturer kan være en falsk positiv for livet. "
Denne studien kan ha betydelige implikasjoner når det gjelder søken etter liv utenfor solsystemet vårt. I fremtiden vil neste generasjons teleskoper gi oss muligheten til å avbilde eksoplaneter direkte og få tak i spektra fra atmosfærene. Når det skjer, kan det hende at tilstedeværelsen av oksygen må vurderes på nytt som et potensielt tegn på beboelighet. Heldigvis er det fortsatt mange potensielle biosignaturer å se etter!
