V svojih prizadevanjih, da bi našli dokaze o življenju zunaj našega Osončja, so znanstveniki prisiljeni sprejeti, kar je znano kot pristop "nizko visečega sadja". V bistvu se to spušča do določitve, ali bi planete lahko "lahko bivali" na podlagi tega, ali bi bili dovolj topli, da bi na njihovih površinah imeli tekočo vodo in gosto atmosfero z dovolj kisika.
To je posledica dejstva, da so obstoječe metode pregledovanja oddaljenih planetov večinoma posredne in da je Zemlja le en planet, za katerega vemo, da lahko podpira življenje. Kaj pa, če planeti, ki imajo veliko kisika, ne zagotavljajo življenja? Po novi raziskavi ekipe z univerze Johns Hopkins je to morda res tako.
Ugotovitve so bile objavljene v študiji z naslovom "Plinska fazna kemija hladnih eksoplanetnih atmosfer: vpogled iz laboratorijskih simulacij", ki je bila nedavno objavljena v znanstveni reviji ACS Zemlja in vesolje Kemija. Skupina je zaradi svoje študije v laboratorijskem okolju simulirala atmosfero zunaj sončnih planetov, da bi dokazala, da kisik ni nujno znak življenja.
Na Zemlji kisik predstavlja približno 21% ozračja in se je pojavil kot posledica fotosinteze, ki se je končala z dogodkom velike oksigenacije (pred približno 2,45 milijarde let). Ta dogodek je drastično spremenil sestavo Zemljinega ozračja, od sestave dušika, ogljikovega dioksida in inertnih plinov do mešanice dušik-kisik, kakršno poznamo danes.
Zaradi pomena za naraščanje zapletenih življenjskih oblik na Zemlji je kisikov plin obravnavan kot ena najpomembnejših biosignatov, ko iščejo možne znake življenja zunaj Zemlje. Konec koncev je kisikov plin posledica fotosintetskih organizmov (kot so bakterije in rastline), zaužijejo pa jih zapletene živali, kot so žuželke in sesalci.
Ko pa gre samo za to, znanstveniki ne vedo, kako različni viri energije sprožijo kemijske reakcije in kako lahko te reakcije ustvarijo biosignare, kot je kisik. Medtem ko so raziskovalci na računalnikih izvajali fotokemične modele, da bi napovedali, kakšno atmosfero eksoplaneta bi lahko ustvarili, resničnih simulacij v laboratorijskem okolju primanjkuje.
Raziskovalna skupina je svoje simulacije izvedla s pomočjo posebej zasnovane komore Planetarni HAZE (PHAZER) v laboratoriju Sarah Hörst, docentke za zemeljske in planetarne vede na JHU in enega od glavnih avtorjev na prispevku. Raziskovalci so začeli z ustvarjanjem devetih različnih mešanic plinov za simulacijo eksoplanetske atmosfere.
Te mešanice so bile skladne s predvidevanji o dveh najpogostejših vrstah eksoplaneta v naši galaksiji - Super-Zemlji in mini-Neptuni. V skladu s temi napovedmi je bila vsaka zmes sestavljena iz ogljikovega dioksida, vode, amoniaka in metana in se nato segrevala na temperature od 27 do 370 ° C (80 do 700 ° F).
Ekipa je nato vsako mešanico vbrizgala v komoro PHAZER in jih izpostavila eni od dveh energijskih oblik, za katere je znano, da sprožijo kemijske reakcije v atmosferi - plazmo z izmeničnim tokom in ultravijolično svetlobo. Medtem ko so prejšnje simulirale električne aktivnosti, kot so strele ali energijski delci, je UV-svetloba simulirala svetlobo Sonca - glavnega gonila kemičnih reakcij v Osončju.
Po tri dni neprekinjenem poskusu, kar ustreza, koliko časa bodo atmosferski plini izpostavljeni vira energije v vesolju, so raziskovalci izmerili in identificirali nastale molekule z masnim spektrometrom. Ugotovili so, da v več scenarijih nastajajo kisika in organske molekule. Ti so vključevali formaldehid in vodikov cianid, kar lahko privede do proizvodnje aminokislin in sladkorja.
Skratka, ekipa je lahko dokazala, da lahko kisik in surovine, iz katerih lahko izhaja življenje, ustvarita s preprostimi kemijskimi reakcijami. Kot je pojasnil Chao He, glavni avtor študije:
»Ljudje so včasih domnevali, da kisik in organske snovi predstavljajo skupaj, kažejo na življenje, vendar smo jih v več simulacijah proizvedli abiotično. To kaže, da bi bila lahko celo prisotnost splošno sprejetih biosignarov lažno pozitivna za življenje. "
Ta študija bi lahko imela pomembne posledice, ko gre za iskanje življenja zunaj našega Osončja. Teleskopi naslednje generacije nam bodo v prihodnosti omogočili neposredno sliko eksoplanetov in pridobivanje spektrov iz njihovih atmosfer. Ko se to zgodi, bo morda treba ponovno preučiti prisotnost kisika kot potencialni znak za bivanje. Na srečo je na voljo še veliko potencialnih biosignatur!
