Gdy członkowie załogi statku kosmicznego Enterprise wkraczają na orbitę wokół nowej planety, jedną z pierwszych rzeczy, które robią, jest skanowanie w poszukiwaniu form życia. Tutaj, w prawdziwym świecie, naukowcy od dawna próbują wymyślić, jak jednoznacznie wykryć oznaki życia na odległych egzoplanetach.
Są teraz o krok bliżej tego celu, dzięki nowej technice teledetekcji, która opiera się na dziwactwie biochemicznym, które powoduje, że światło krąży w określonym kierunku i wytwarza dość wyraźny sygnał. Metodę opisaną w ostatnim artykule opublikowanym w czasopiśmie Astrobiology można zastosować na obserwatoriach kosmicznych i pomóc naukowcom dowiedzieć się, czy wszechświat zawiera żywe istoty takie jak my.
W ostatnich latach detekcja odległego życia stała się przedmiotem ogromnego zainteresowania, ponieważ astronomowie zaczęli wychwytywać światło z planet krążących wokół innych gwiazd, które można analizować w celu ustalenia, jakie chemikalia zawierają te światy. Naukowcy chcieliby znaleźć jakiś wskaźnik, który mógłby ostatecznie powiedzieć im, czy patrzą na żywą biosferę.
Na przykład obecność nadmiaru tlenu w atmosferze egzoplanety może być dobrą wskazówką, że coś oddycha na jej powierzchni. Ale istnieje wiele sposobów, w jakie nieożywione procesy mogą generować cząsteczki tlenu i oszukiwać zdalnych obserwatorów, by wierzyli, że świat tętni życiem.
Dlatego niektórzy badacze sugerowali poszukiwanie łańcuchów cząsteczek organicznych. Te żywe chemikalia występują w dwóch układach - w wersji dla osób praworęcznych i dla osób leworęcznych, które są jak wzajemnie odwrócone lustrzane obrazy. W naturze natura wytwarza równe ilości tych prawo- i leworęcznych cząsteczek.
„Biologia przełamuje tę symetrię” - powiedział Live Science Frans Snik, astronom z Leiden University w Holandii i współautor nowego artykułu. „Na tym polega różnica między chemią a biologią”.
Na Ziemi żywe stworzenia wybierają jedną molekularną „rękę” i trzymają się jej. Aminokwasy, które tworzą białka w twoim ciele, są leworęcznymi wersjami odpowiednich cząsteczek.
Kiedy światło wchodzi w interakcje z długimi łańcuchami tych układów o różnych rękach, staje się ono spolaryzowane kołowo, co oznacza, że jego fale elektromagnetyczne będą podróżować w spiralach zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Cząsteczki nieorganiczne zasadniczo nie nadają tej właściwości promieniom światła.
W poprzedniej pracy opublikowanej w czasopiśmie Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer Snik i jego koledzy patrzyli na świeżo zebrane liście bluszczu angielskiego w laboratorium i obserwowali, jak chlorofil (zielony pigment) tworzy światło spolaryzowane kołowo. Gdy liście rozkładały się, sygnał polaryzacji kołowej stawał się coraz słabszy, aż całkowicie zniknął.
Następnym krokiem było przetestowanie techniki w terenie, dlatego badacze wzięli instrument, który wykrywa taką polaryzację na dachu swojego budynku na Free University Amsterdam i skierowali go na pobliskie boisko sportowe. Powiedzieli Snik, że nie widzą światła spolaryzowanego kołowo, dopóki nie zdali sobie sprawy, że jest to jedno z niewielu boisk sportowych w Holandii ze sztuczną trawą. Kiedy naukowcy wycelowali detektor w las kilka kilometrów dalej, kołowo spolaryzowany sygnał wyszedł głośno i wyraźnie.
Snik powiedział, że pytanie za milion dolarów dotyczy tego, czy organizmy na innym świecie wykazywałyby podobne faworyzowanie w stosunku do molekuł jednoręcznych. Uważa, że jest to dość dobry zakład, ponieważ chemikalia na bazie węgla najlepiej pasują do siebie, gdy wszystkie mają tę samą rękę.
Jego zespół projektuje teraz instrument, który mógłby być latany na Międzynarodową Stację Kosmiczną i odwzorować kołowy sygnał polaryzacji Ziemi, aby lepiej zrozumieć, jak analogiczny podpis mógłby wyglądać w świetle odległej planety.
To będzie ekstremalne, ale wartościowe wyzwanie, powiedział Edward Schwieterman, astronom i astrobiolog z University of California, Riverside, który nie był zaangażowany w pracę, powiedział Live Science. Dodał, że przechwytywanie światła egzoplanety oznacza blokowanie światła od gwiazdy macierzystej, która zwykle jest około 10 miliardów razy jaśniejsza. Jeśli świat żyje, tylko niewielka część jego światła będzie zawierała kołowy sygnał polaryzacji.
„Sygnał jest niewielki, ale poziom dwuznaczności jest również niewielki” - powiedział Schwieterman, dzięki czemu metoda jest przydatna pomimo trudności.
Przyszłe ogromne teleskopy kosmiczne, takie jak obserwatorium Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), mogą być w stanie wypromować tę słabą sygnaturę. LUVOIR wciąż jest tylko koncepcją, ale miałby średnicę lustra sześć razy szerszą niż w Kosmicznym Teleskopie Hubble'a i prawdopodobnie mógłby latać w połowie lat 30. XX wieku, szacują urzędnicy.
Snik uważa, że technikę polaryzacji kołowej można by również przybliżyć do domu, na instrumencie skierowanym do potencjalnie mieszkalnych księżyców w zewnętrznym układzie słonecznym, takich jak Europa lub Enceladus. Celując takim detektorem w te zamrożone światy, naukowcy mogą zobaczyć sygnał żywych stworzeń.
„Może nasze pierwsze wykrycie życia pozaziemskiego będzie na naszym podwórku” - powiedział Snik.
Uwaga edytora: Ta historia została poprawiona, aby zauważyć, że zespół badawczy Snika przeprowadził eksperymenty terenowe na Free University Amsterdam, a nie na Leiden University. Został również zaktualizowany, aby zawierał link do ostatecznej opublikowanej wersji badań Snika w Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
