Når besætningsmedlemmerne fra stjerneskibet Enterprise trækker i kredsløb omkring en ny planet, er en af de første ting, de gør, at scanne efter livsformer. Her i den virkelige verden har forskere længe forsøgt at finde ud af, hvordan man entydigt kan registrere livstegn på fjerne exoplaneter.
De er nu et skridt tættere på dette mål takket være en ny fjernfølsom teknik, der er afhængig af en biokemisk sind, der får lys til at spiral i en bestemt retning og frembringer et ret umiskendeligt signal. Metoden, der er beskrevet i en for nylig artikel offentliggjort i tidsskriftet Astrobiology, kunne bruges ombord på rumbaserede observatorier og hjælpe forskere med at lære, om universet indeholder levende væsener som os selv.
I de senere år er detektion af fjernlivsliv blevet et emne af enorm interesse, da astronomer er begyndt at fange lys fra planeter, der kredser rundt om andre stjerner, som kan analyseres for at bestemme, hvilken slags kemikalier disse verdener indeholder. Forskere vil gerne finde ud af en indikator, der definitivt kunne fortælle dem, om de ser på en levende biosfære eller ej.
F.eks. Kan tilstedeværelsen af overdreven ilt i en exoplanets atmosfære være et godt antydning om, at noget trækker vejret på dens overflade. Men der er masser af måder, hvor ikke-levende processer kan generere iltmolekyler og narre fjernobservatører til at tro, at en verden vrimler af livet.
Derfor har nogle forskere foreslået at lede efter kæder af organiske molekyler. Disse levende kemikalier findes i to arrangementer - en højrehåndet og en venstrehåndet version, der er som spejlvendte billeder af hinanden. I naturen producerer naturen lige store mængder af disse højre- og venstrehåndede molekyler.
"Biologi bryder denne symmetri," fortalte Frans Snik, en astronom ved Leiden Universitet i Holland og medforfatter af det nye papir, Live Science. "Dette er forskellen mellem kemi og biologi."
På Jorden vælger levende væsener en molekylær "hånd" og holder sig til den. Aminosyrerne, der udgør proteinerne i din krop, er alle venstrehåndede versioner af deres respektive molekyler.
Når lys interagerer med lange kæder i disse forskelligehåndsarrangementer, bliver det cirkulært polariseret, hvilket betyder, at dets elektromagnetiske bølger bevæger sig enten med uret eller mod uret. Uorganiske molekyler overfører normalt ikke denne egenskab til lysstråler.
I det tidligere arbejde, der blev offentliggjort i Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, så Snik og hans kolleger på friskplukkede engelske eføyblade i deres laboratorium og så, da klorofylen (et grønt pigment) skabte cirkulært polariseret lys. Da bladene forfaldt, blev det cirkulære polarisationssignal svagere og svagere, indtil det helt forsvandt.
Det næste skridt var at teste teknikken i marken, og så tog forskerne et instrument, der registrerer en sådan polaritet på taget af deres bygning ved Free University Amsterdam og rettede det mod en nærliggende sportsbane. De var forvirrede over at se intet cirkulært polariseret lys, sagde Snik, indtil de indså, at dette var en af de få sportsbaner i Holland ved hjælp af kunstgræs. Da forskerne sigtede deres detektor mod en skov et par miles væk, kom det cirkulært polariserede signal højt og tydeligt.
Spørgsmålet på millioner dollars er, om organismer i en anden verden ville udvise en lignende favoritisme for enkelthåndsmolekyler, sagde Snik. Han mener, det er en forholdsvis god indsats, da kulstofbaserede kemikalier bedst passer sammen, når de alle deler den samme håndfrihed.
Hans team designer nu et instrument, der kan flyves til Den Internationale Rumstation og kortlægge Jordens cirkulære polarisationssignal for bedre at forstå, hvordan en analog signatur kan se ud i lyset af en fjern planet.
Det vil være en ekstrem, men værdifuld udfordring, fortalte Edward Schwieterman, en astronom og astrobiolog ved University of California, Riverside, der ikke var involveret i arbejdet, til Live Science. At fange en eksoplanet lys betyder at blokere lyset fra dens forældre, som normalt er ca. 10 milliarder gange lysere, tilføjede han. Hvis verden er i live, vil kun en lille brøkdel af dens lys indeholde det cirkulære polarisationssignal.
"Signalet er lille, men tvetydighedsniveauet er også lille," sagde Schwieterman, hvilket gør metoden nyttig trods dens vanskeligheder.
Fremtidige enorme rumbaserede teleskoper, som f.eks. Observatoriet Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), kan muligvis drille denne svage signatur ud. LUVOIR er stadig kun et koncept, men ville have en spejldiameter seks gange bredere end den i Hubble-rumteleskopet og kunne sandsynligvis flyve i midten af 2030'erne, vurderer embedsmænd.
Snik mener, at den cirkulære polariseringsteknik også kunne bringes til at bære tættere på hjemmet, på et instrument fløjet til potentielt beboelige måner i det ydre solsystem som Europa eller Enceladus. Ved at rette en sådan detektor mod disse frosne verdener kan forskere muligvis se signalet fra levende væsener.
"Måske er vores første opdagelse af udlandet liv i vores baghave," sagde Snik.
Redaktørens note: Denne historie blev korrigeret for at bemærke, at Sniks forskerteam gennemførte deres felteksperimenter ved Free University Amsterdam, ikke Leiden University. Det blev også opdateret for at inkludere et link til den endelige offentliggjorte version af Sniks forskning i Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
