I sina ansträngningar för att hitta bevis på liv bortom vårt solsystem tvingas forskare att ta det som kallas ”låghängande frukt”. I grund och botten kommer detta att bestämma om planeter kan vara "potentiellt bebodda" baserat på om de skulle vara tillräckligt varma för att ha flytande vatten på sina ytor och täta atmosfärer med tillräckligt med syre.
Detta är en konsekvens av det faktum att befintliga metoder för att undersöka avlägsna planeter i stort sett är indirekta och att jorden bara är en planet vi känner till som kan stödja livet. Men tänk om planeter som har gott om syre inte garanteras att producera liv? Enligt en ny studie från ett team från Johns Hopkins University kan detta mycket väl vara fallet.
Resultaten publicerades i en studie med titeln "Gas Phase Chemistry of Cool Exoplanet Atmospheres: Insight from Laboratory Simulations", som nyligen publicerades i den vetenskapliga tidskriften ACS Jorden och rymden Kemi. För studiens skull simulerade teamet atmosfären av extrasolplaneter i en laboratoriemiljö för att visa att syre inte nödvändigtvis är ett livstecken.
På jorden utgör syregas ungefär 21% av atmosfären och uppstod till följd av fotosyntes, som kulminerade i den stora syrehändelsen (cirka 2,45 miljarder år sedan). Denna händelse förändrade drastiskt sammansättningen av jordens atmosfär, från en sammansatt av kväve, koldioxid och inerta gaser till den kväve-syre-blandning som vi känner idag.
På grund av sin betydelse för ökningen av komplexa livsformer på jorden, anses syrgas vara en av de viktigaste biosignaturerna när man letar efter möjliga indikationer på liv bortom jorden. När allt kommer omkring är syregas resultatet av fotosyntetiska organismer (som bakterier och växter) och konsumeras av komplexa djur som insekter och däggdjur.
Men när det gäller det finns det mycket som forskare inte vet om hur olika energikällor initierar kemiska reaktioner och hur dessa reaktioner kan skapa biosignaturer som syre. Medan forskare har kört fotokemiska modeller på datorer för att förutsäga vilka exoplanetatmosfärer som kan skapa, har verkliga simuleringar i en laboratoriemiljö saknats.
Forskningsteamet genomförde sina simuleringar med hjälp av den speciellt utformade planetary HAZE (PHAZER) -kammaren i laboratoriet för Sarah Hörst, biträdande professor i jord- och planetvetenskaper vid JHU och en av huvudförfattarna på papperet. Forskarna började med att skapa nio olika gasblandningar för att simulera exoplanetatmosfärer.
Dessa blandningar överensstämde med förutsägelser gjorda om de två vanligaste exoplanetstyperna i vår galax - Super-Earths och mini-Neptunes. I överensstämmelse med dessa förutsägelser bestod varje blandning av koldioxid, vatten, ammoniak och metan och upphettades därefter till temperaturer från 27 till 370 ° C (80 till 700 ° F).
Teamet injicerade sedan varje blandning i PHAZER-kammaren och exponerade dem för en av två energiformer kända för att utlösa kemiska reaktioner i atmosfärer - plasma från växelström och ultraviolett ljus. Medan de tidigare simulerade elektriska aktiviteterna som blixtar eller energiska partiklar, simulerade UV-ljuset ljus från solen - den främsta drivkraften för kemiska reaktioner i solsystemet.
Efter att ha genomfört experimentet kontinuerligt i tre dagar, vilket motsvarar hur länge atmosfäriska gaser skulle utsättas för en energikälla i rymden, mätte och identifierade forskarna de resulterande molekylerna med en masspektrometer. Vad de fann var att i flera scenarier producerades syre och organiska molekyler. Dessa inkluderade formaldehyd och vätecyanid, vilket kan leda till produktion av aminosyror och socker.
Kort sagt kunde teamet visa att syrgas och de råvaror som liv kunde komma från båda kunde skapas genom enkla kemiska reaktioner. Som Chao He, huvudförfattaren på studien, förklarade:
”Folk brukade föreslå att syre och organiska ämnen som är närvarande tillsammans indikerar liv, men vi producerade dem abiotiskt i flera simuleringar. Detta antyder att till och med sam närvaron av allmänt accepterade biosignaturer kan vara falskt positivt för livet. ”
Denna studie kan ha betydande konsekvenser när det gäller sökandet efter liv bortom vårt solsystem. I framtiden kommer nästa generations teleskop att ge oss förmågan att avbilda exoplaneter direkt och få spektra från deras atmosfärer. När det händer, kan förekomsten av syre behöva omprövas som ett potentiellt tecken på bebodighet. Lyckligtvis finns det fortfarande många potentiella biosignaturer att leta efter!
