I deres bestræbelser på at finde bevis på liv ud over vores solsystem, er forskere tvunget til at tage det, der er kendt som den "lavt hængende frugt" tilgang. Grundlæggende kommer dette ned på at bestemme, om planeter kunne være ”potentielt beboelige” baseret på, hvorvidt de ville være varme nok til at have flydende vand på deres overflader og tætte atmosfærer med tilstrækkelig ilt.
Dette er en konsekvens af det faktum, at eksisterende metoder til undersøgelse af fjerne planeter stort set er indirekte, og at Jorden kun er en planet, vi kender, som er i stand til at støtte livet. Men hvad nu hvis planeter, der har masser af ilt, ikke garanteres at producere liv? Ifølge en ny undersøgelse fra et team fra Johns Hopkins University kan det meget vel være tilfældet.
Resultaterne blev offentliggjort i en undersøgelse med titlen “Gas Phase Chemistry of Cool Exoplanet Atmospheres: Insight from Laboratory Simulations”, som for nylig blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift ACS Jorden og Rummet Kemi. Af hensyn til deres undersøgelse simulerede teamet atmosfærerne fra ekstrasolplaneter i et laboratoriemiljø for at demonstrere, at ilt ikke nødvendigvis er et tegn på liv.
På Jorden udgør iltgas ca. 21% af atmosfæren og opstod som et resultat af fotosyntesen, som kulminerede med den store iltgeneration (ca. 2,45 milliarder år siden). Denne begivenhed ændrede drastisk sammensætningen af Jordens atmosfære og gik fra en sammensat af nitrogen, kuldioxid og inerte gasser til den nitrogen-ilt-blanding, vi kender i dag.
På grund af sin betydning for fremkomsten af komplekse livsformer på Jorden betragtes iltgas som en af de vigtigste biosignaturer, når man ser efter mulige indikationer på liv ud over Jorden. Når alt kommer til alt er iltgas et resultat af fotosyntetiske organismer (som bakterier og planter) og spises af komplekse dyr som insekter og pattedyr.
Men når det kommer helt ned til det, er der meget, at forskere ikke ved om, hvordan forskellige energikilder indleder kemiske reaktioner, og hvordan disse reaktioner kan skabe biosignaturer som ilt. Mens forskere har kørt fotokemiske modeller på computere for at forudsige, hvad eksoplanet atmosfærer måske kunne skabe, har reelle simuleringer i et laboratoriemiljø manglet.
Forskningsteamet gennemførte deres simuleringer ved hjælp af det specielt designet Planetariske HAZE (PHAZER) kammer i laboratoriet hos Sarah Hörst, en lektor i jord- og planetvidenskab ved JHU og en af hovedforfatterne på papiret. Forskerne begyndte med at skabe ni forskellige gasblandinger for at simulere eksoplanet-atmosfærer.
Disse blandinger var i overensstemmelse med forudsigelser foretaget om de to mest almindelige exoplanettyper i vores galakse - Super-Earths og mini-Neptunes. I overensstemmelse med disse forudsigelser var hver blanding sammensat af carbondioxid, vand, ammoniak og methan og blev derefter opvarmet til temperaturer i området fra 27 til 370 ° C (80 til 700 ° F).
Holdet injicerede derefter hver blanding i PHAZER-kammeret og udsatte dem for en af to former for energi, der vides at udløse kemiske reaktioner i atmosfæren - plasma fra en vekselstrøm og ultraviolet lys. Mens de tidligere simulerede elektriske aktiviteter som lyn eller energiske partikler, simulerede UV-lyset lys fra solen - den vigtigste drivkraft for kemiske reaktioner i solsystemet.
Efter at have kørt eksperimentet kontinuerligt i tre dage, hvilket svarer til hvor længe atmosfæriske gasser ville blive udsat for en energikilde i rummet, målte og identificerede forskerne de resulterende molekyler med et massespektrometer. Hvad de fandt, var, at der i flere scenarier blev produceret ilt og organiske molekyler. Disse omfattede formaldehyd og brintcyanid, hvilket kan føre til produktion af aminosyrer og sukkerarter.
Kort sagt var teamet i stand til at demonstrere, at iltgas og de råmaterialer, som liv kunne komme fra, begge kunne skabes gennem enkle kemiske reaktioner. Som Chao He, hovedforfatteren på undersøgelsen, forklarede:
”Folk plejede at antyde, at ilt og organiske stoffer, der er sammen, indikerer liv, men vi producerede dem abiotisk i flere simuleringer. Dette antyder, at selv co-tilstedeværelsen af almindeligt accepterede biosignaturer kan være en falsk positiv for livet. ”
Denne undersøgelse kan have betydelige konsekvenser, når det gælder søgen efter liv ud over vores solsystem. I fremtiden vil næste generations teleskoper give os muligheden for at afbilde eksoplaneter direkte og få spektre fra deres atmosfærer. Når det sker, kan det være nødvendigt at overveje tilstedeværelsen af ilt som et potentielt tegn på beboelighed. Heldigvis er der stadig masser af potentielle biosignaturer at se efter!
