Når besetningsmedlemmene fra stjerneskipet Enterprise trekker inn i bane rundt en ny planet, er noe av det første de gjør å søke etter livsformer. Her i den virkelige verden har forskere lenge prøvd å finne ut hvordan de entydig kan oppdage livstegn på fjerne eksoplaneter.
De er nå et skritt nærmere dette målet, takket være en ny ekstern sanseteknikk som er avhengig av et skjellsord med biokjemi som får lys til å spiral i en bestemt retning og gir et ganske umiskjennelig signal. Metoden, beskrevet i en fersk artikkel publisert i tidsskriftet Astrobiology, kan brukes ombord i rombaserte observatorier og hjelpe forskere å lære om universet inneholder levende vesener som oss selv.
I løpet av de siste årene har deteksjon av fjernliv blitt et tema av enorm interesse da astronomer har begynt å fange lys fra planeter som kretser rundt andre stjerner, som kan analyseres for å bestemme hva slags kjemikalier disse verdenene inneholder. Forskere vil gjerne finne ut noen indikatorer som definitivt kan fortelle dem om de ser på en levende biosfære eller ikke.
For eksempel kan tilstedeværelsen av overdreven oksygen i en eksoplanets atmosfære være et godt hint om at noe puster på overflaten. Men det er mange måter som ikke-levende prosesser kan generere oksygenmolekyler og lure eksterne observatører til å tro at en verden vrimler av liv.
Derfor har noen forskere foreslått å lete etter kjeder med organiske molekyler. Disse levende kjemikaliene kommer i to arrangementer - en høyrehendt og en venstrehåndsversjon som er som speilvendte bilder av hverandre. I naturen produserer naturen like mengder av disse høyre- og venstrehåndsmolekylene.
"Biologi bryter denne symmetrien," sa Frans Snik, en astronom ved Leiden University i Nederland og medforfatter av den nye artikkelen, til Live Science. "Dette er forskjellen mellom kjemi og biologi."
På jorden velger levende vesener en molekylær "hånd" og holder seg til den. Aminosyrene som utgjør proteiner i kroppen din er alle venstrehåndsversjoner av deres respektive molekyler.
Når lys interagerer med lange kjeder i disse forskjelligehåndsarrangementene, blir det sirkulært polarisert, noe som betyr at dets elektromagnetiske bølger vil bevege seg enten med klokken eller mot klokken. Uorganiske molekyler vil vanligvis ikke formidle denne egenskapen til lysstråler.
I tidligere arbeider publisert i Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, så Snik og kollegene på nyplukkede engelske eføyblader i laboratoriet og så på at klorofylen (et grønt pigment) skapte sirkulært polarisert lys. Etter hvert som bladene forfalt, ble det sirkulære polarisasjonssignalet svakere og svakere, helt til det forsvant helt.
Neste trinn var å teste teknikken i feltet, og så tok forskerne et instrument som oppdager slik polaritet til taket på bygningen deres ved Free University Amsterdam og siktet den mot et nærliggende idrettsfelt. De var forvirrede for å se noe sirkulært polarisert lys, sa Snik, før de skjønte at dette var en av få idrettsbaner i Nederland ved å bruke kunstgress. Da forskerne siktet sin detektor mot en skog noen mil unna, kom det sirkulært polariserte signalet høyt og tydelig.
Spørsmålet på million dollar er om organismer i en annen verden vil utvise en lignende favorisering for enhåndsmolekyler, sa Snik. Han mener det er en ganske god innsats, siden karbonbaserte kjemikalier best passer sammen når de alle deler den samme håndtheten.
Teamet hans designer nå et instrument som kan flys til Den internasjonale romstasjonen og kartlegge det sirkulære polarisasjonssignalet til Jorden for bedre å forstå hvordan en analog signatur kan se ut i lyset av en fjern planet.
Det vil være en ekstrem, men verdig utfordring, sa Edward Schwieterman, en astronom og astrobiolog ved University of California, Riverside som ikke var involvert i arbeidet, fortalte Live Science. Å fange et eksoplanetts lys betyr å blokkere lyset fra sin overordnede stjerne, som vanligvis er rundt 10 milliarder ganger lysere, la han til. Hvis verden er i live, vil bare en liten brøkdel av lyset inneholde det sirkulære polarisasjonssignalet.
"Signalet er lite, men tvetydighetsnivået er også lite," sa Schwieterman, og gjorde metoden nyttig til tross for at det er vanskelig.
Fremtidige enorme, rombaserte teleskoper, som Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) observatorium, kan være i stand til å erte denne svake signaturen. LUVOIR er fremdeles bare et konsept, men ville ha en speildiameter seks ganger bredere enn den i Hubble-romteleskopet og kan trolig fly midt i 2030-årene, anslår tjenestemennene.
Snik mener den sirkulære polarisasjonsteknikken også kan bringes til å bære nærmere hjemmet, på et instrument fløyet til potensielt beboelige måner i det ytre solsystemet som Europa eller Enceladus. Ved å rette en slik detektor mot disse frosne verdenene, kan forskere se signalet fra levende vesener.
"Kanskje vår første påvisning av utenomjordisk liv vil være i hagen vår," sa Snik.
Redaktørens merknad: Denne historien ble korrigert for å merke at Sniks forskerteam gjennomførte felteksperimentene sine ved Free University Amsterdam, ikke Leiden University. Den ble også oppdatert for å inkludere en lenke til den endelige publiserte versjonen av Sniks forskning i Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
