U svojim naporima da pronađu dokaze života izvan našeg Sunčevog sustava, znanstvenici su prisiljeni na prihvaćanje onoga što je poznato kao „voće sa niskim viskom“. U osnovi, to se svodi na utvrđivanje mogu li planete biti „potencijalno prihvatljive za stanovanje“ na osnovu toga jesu li ili ne dovoljno tople da bi na njihovim površinama bila tekuća voda i gusta atmosfera s dovoljno kisika.
To je posljedica činjenice da su postojeće metode ispitivanja udaljenih planeta uglavnom neizravne i da je Zemlja samo jedan planet za koji znamo da može podržati život. Ali što ako planete s obiljem kisika ne jamče za život? Prema novoj studiji tima sa Sveučilišta Johns Hopkins, to bi vrlo moglo biti slučaj.
Otkrića su objavljena u studiji pod naslovom „Kemijska faza plina u atmosferi hladnih egzoplaneta: uvid iz laboratorijskih simulacija“, koja je nedavno objavljena u znanstvenom časopisu ACS Zemlja i svemir Kemija. Za vrijeme svoje studije, tim je simulirao atmosferu ekstra-solarnih planeta u laboratorijskom okruženju kako bi pokazao da kisik nije nužno znak života.
Na Zemlji plin kisik čini oko 21% atmosfere i nastao je kao rezultat fotosinteze koja je kulminirala događajem Velikog oksigenacije (prije otprilike 2,45 milijardi godina). Ovaj je događaj drastično promijenio sastav Zemljine atmosfere, prelazeći iz azota, ugljičnog dioksida i inertnih plinova do mješavine dušika i kisika kakvu poznajemo danas.
Zbog važnosti porasta složenih životnih oblika na Zemlji, plin kisik smatra se jednom od najvažnijih biosignata kada se traže mogući pokazatelji života izvan Zemlje. Napokon, plin kisik rezultat je fotosintetskih organizama (poput bakterija i biljaka), a konzumiraju ih složene životinje poput insekata i sisavaca.
Ali kada se sve svodi na to, mnogi znanstvenici ne znaju kako različiti izvori energije pokreću kemijske reakcije i kako te reakcije mogu stvoriti biosignare poput kisika. Dok su istraživači na računalima izvodili fotokemijske modele kako bi predvidjeli kakvu atmosferu egzoplaneta mogu stvoriti, nedostaju stvarne simulacije u laboratorijskom okruženju.
Istraživački tim izveo je svoje simulacije pomoću posebno dizajnirane komore za planetarni HAZE (PHAZER) u laboratoriju Sarah Hörst, docenta za Zemlju i planetarne znanosti na JHU i jednog od glavnih autora na radu. Istraživači su započeli stvaranjem devet različitih plinskih mješavina koje simuliraju egzoplanet atmosfere.
Te su smjese bile u skladu s predviđanjima o dva najčešća tipa egzoplaneta u našoj galaksiji - Super-Zemlji i mini-Neptunima. U skladu s ovim predviđanjima, svaka je smjesa bila sastavljena od ugljičnog dioksida, vode, amonijaka i metana, a zatim je zagrijavana na temperature u rasponu od 27 do 370 ° C (80 do 700 ° F).
Tim je zatim ubrizgao svaku smjesu u PHAZER komoru i izložio ih jednom od dva oblika energije za koje se zna da pokreću kemijske reakcije u atmosferi - plazmu od izmjenične struje i ultraljubičasto svjetlo. Dok su prve simulirale električne aktivnosti poput munje ili energetskih čestica, UV svjetlo je simuliralo svjetlost Sunca - glavnog pokretača kemijskih reakcija u Sunčevom sustavu.
Nakon što su tri dana neprekidno vodili eksperiment, što odgovara koliko bi atmosferski plinovi bili izloženi izvoru energije u svemiru, istraživači su mjerili i identificirali nastale molekule masenim spektrometrom. Otkrili su da se u više scenarija stvaraju molekule kisika i organskih tvari. Tu se ubrajaju formaldehid i cijanovodik, koji mogu dovesti do stvaranja aminokiselina i šećera.
Ukratko, tim je mogao pokazati da se kisik i sirovine iz kojih bi mogao nastati život mogu stvoriti jednostavnim kemijskim reakcijama. Kao što je Chao He, vodeći autor studije, objasnio:
"Ljudi su nekada sugerirali da kisik i organski materijali budu prisutni zajedno ukazuju na život, ali mi smo ih proizveli abiotički u više simulacija. To sugerira da bi čak i zajednička prisutnost općeprihvaćenih biosignatura mogla biti lažna pozitiva za život. "
Ovo bi istraživanje moglo imati značajne posljedice kada je u pitanju potraga za životom izvan našeg Sunčevog sustava. U budućnosti će nam teleskopi nove generacije pružiti mogućnost da izravno eksoplanete snimamo i dobijemo spektar iz njihove atmosfere. Kad se to dogodi, možda će trebati ponovno razmotriti prisustvo kisika kao potencijalni znak stanovanja. Srećom, još je puno potencijalnih biosignarija koje treba potražiti!
