Starając się znaleźć dowody na istnienie życia poza naszym Układem Słonecznym, naukowcy zmuszeni są przyjąć tak zwane podejście „nisko wiszących owoców”. Zasadniczo sprowadza się to do ustalenia, czy planety mogłyby być „potencjalnie zamieszkalne” na podstawie tego, czy byłyby wystarczająco ciepłe, aby mieć na swoich powierzchniach ciekłą wodę i gęstą atmosferę z wystarczającą ilością tlenu.
Wynika to z faktu, że istniejące metody badania odległych planet są w dużej mierze pośrednie i że Ziemia jest tylko jedną znaną planetą, która jest w stanie utrzymać życie. Ale co, jeśli na planetach, które mają dużo tlenu, nie gwarantuje się życia? Według nowego badania przeprowadzonego przez zespół z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa może to mieć miejsce.
Odkrycia zostały opublikowane w badaniu zatytułowanym „Chemia fazy gazowej w chłodnych atmosferach egzoplanet: wgląd z symulacji laboratoryjnych”, które zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie naukowym ACS Ziemia i kosmos Chemia. Na potrzeby badań zespół przeprowadził symulację atmosfery planet pozasłonecznych w środowisku laboratoryjnym, aby wykazać, że tlen niekoniecznie jest oznaką życia.
Na Ziemi gazowy tlen stanowi około 21% atmosfery i powstał w wyniku fotosyntezy, której kulminacją było wydarzenie Wielkiego Natlenienia (ok. 2,45 miliarda lat temu). To wydarzenie drastycznie zmieniło skład atmosfery ziemskiej, zmieniając się z jednego złożonego z azotu, dwutlenku węgla i gazów obojętnych w znaną nam dziś mieszankę azot-tlen.
Ze względu na swoje znaczenie dla powstawania złożonych form życia na Ziemi gaz tlenowy jest uważany za jedną z najważniejszych biosignatur przy poszukiwaniu możliwych oznak życia poza Ziemią. W końcu gaz tlenowy jest wynikiem organizmów fotosyntetycznych (takich jak bakterie i rośliny) i jest konsumowany przez złożone zwierzęta, takie jak owady i ssaki.
Ale jeśli chodzi o to, naukowcy nie wiedzą o tym, w jaki sposób różne źródła energii inicjują reakcje chemiczne i jak te reakcje mogą tworzyć biosignatury, takie jak tlen. Podczas gdy naukowcy uruchomili modele fotochemiczne na komputerach, aby przewidzieć, jakie atmosfery egzoplanetowe mogą być w stanie stworzyć, brakowało prawdziwych symulacji w środowisku laboratoryjnym.
Zespół badawczy przeprowadził symulacje przy użyciu specjalnie zaprojektowanej komory Planetary HAZE (PHAZER) w laboratorium Sarah Hörst, adiunkta nauk o Ziemi i planetarnych w JHU i jednego z głównych autorów artykułu. Naukowcy rozpoczęli od stworzenia dziewięciu różnych mieszanin gazów w celu symulacji atmosfery egzoplanet.
Mieszaniny te były zgodne z przewidywaniami dotyczącymi dwóch najczęstszych rodzajów egzoplanet w naszej galaktyce - Super-Ziemii i minepteptów. Zgodnie z tymi przewidywaniami, każda mieszanina składała się z dwutlenku węgla, wody, amoniaku i metanu, a następnie została podgrzana do temperatur w zakresie od 27 do 370 ° C (80 do 700 ° F).
Zespół wstrzyknął następnie każdą mieszaninę do komory PHAZER i wystawił ją na działanie jednej z dwóch form energii, o których wiadomo, że wywołują reakcje chemiczne w atmosferach - plazmy z prądu przemiennego i światła ultrafioletowego. Podczas gdy poprzednie symulowały aktywność elektryczną, taką jak błyskawica lub cząstki energetyczne, światło UV symulowało światło słoneczne - główny czynnik reakcji chemicznych w Układzie Słonecznym.
Po nieprzerwanym prowadzeniu eksperymentu przez trzy dni, co odpowiada temu, jak długo gazy atmosferyczne byłyby narażone na źródło energii w kosmosie, naukowcy zmierzyli i zidentyfikowali powstałe cząsteczki za pomocą spektrometru mas. Odkryli, że w wielu scenariuszach wytwarzano tlen i cząsteczki organiczne. Obejmowały one formaldehyd i cyjanowodór, które mogą prowadzić do produkcji aminokwasów i cukrów.
Krótko mówiąc, zespół był w stanie wykazać, że gazowy tlen i surowce, z których może powstać życie, można wytworzyć za pomocą prostych reakcji chemicznych. Jak wyjaśnił Chao He, główny autor badania:
„Ludzie sugerowali, że obecność tlenu i substancji organicznych wskazuje na życie, ale produkowaliśmy je abiotycznie w wielu symulacjach. Sugeruje to, że nawet współwystępowanie powszechnie akceptowanych biopodpisów może być fałszywie pozytywne dla życia.
To badanie może mieć znaczące implikacje, jeśli chodzi o poszukiwanie życia poza naszym Układem Słonecznym. W przyszłości teleskopy nowej generacji umożliwią nam bezpośrednie obrazowanie egzoplanet i uzyskiwanie widm z ich atmosfery. W takim przypadku obecność tlenu może wymagać ponownego rozważenia jako potencjalnego znaku nadającego się do zamieszkania. Na szczęście wciąż istnieje wiele potencjalnych biosignature'ów!
