Намагаючись знайти докази життя поза нашою Сонячною системою, вчені змушені застосовувати те, що відомо як підхід «низько висячих фруктів». В основному, це зводиться до визначення того, чи могли б планети бути "потенційно придатними для проживання", виходячи з того, чи будуть вони досить теплі, щоб на їх поверхні була рідка вода та щільна атмосфера з достатньою кількістю кисню.
Це наслідок того, що існуючі методи дослідження далеких планет значною мірою непрямі і що Земля - це лише одна планета, про яку ми знаємо, яка здатна підтримувати життя. Але що робити, якщо планети, які мають багато кисню, не гарантують для життя? Згідно з новим дослідженням команди університету Джона Хопкінса, це може бути так.
Отримані результати були опубліковані у дослідженні під назвою «Хімія газової фази атмосфери прохолодної екзопланети: огляд з лабораторних симуляцій», що нещодавно було опубліковано в науковому журналі АСУ Земля та космос Хімія. Заради свого дослідження команда імітувала атмосферу надсонячних планет у лабораторному середовищі, щоб продемонструвати, що кисень не обов'язково є ознакою життя.
На Землі газ кисню становить близько 21% атмосфери і з'явився в результаті фотосинтезу, який завершився Великою подією оксигенації (приблизно 2,45 мільярда років тому). Ця подія різко змінила склад атмосфери Землі, переходячи від азоту, вуглекислого газу та інертних газів до азотно-кисневої суміші, про яку ми знаємо сьогодні.
Через своє значення для піднесення складних форм життя на Землі, кисневий газ вважається однією з найважливіших біосигнатур при пошуку можливих ознак життя поза Землею. Зрештою, кисневий газ є результатом фотосинтетичних організмів (таких як бактерії та рослини) і споживається такими складними тваринами, як комахи та ссавці.
Але коли справа доходить до цього, багато вчених не знають про те, як різні джерела енергії ініціюють хімічні реакції і як ці реакції можуть створювати біосигнати, як кисень. Поки дослідники розробили на комп’ютерах фотохімічні моделі, щоб передбачити, яку атмосферу екзопланети вдасться створити, справжніх моделювання в лабораторних умовах не вистачало.
Дослідницька група проводила свої імітації, використовуючи спеціально розроблену камеру Планетарного ГАЗ (PHAZER) в лабораторії Сари Херст, доцента з наук про Землю та планети в JHU та одного з основних авторів статті. Дослідники почали з створення дев'яти різних газових сумішей для імітації атмосфери екзопланет.
Ці суміші відповідали передбаченням щодо двох найпоширеніших типів екзопланети в нашій галактиці - Супер-Землі та міні-Нептунів. Відповідно до цих прогнозів, кожна суміш складалася з вуглекислого газу, води, аміаку та метану, а потім нагрівалася до температури від 27 до 370 ° C (80 до 700 ° F).
Потім команда вводила кожну суміш у камеру PHAZER і піддавала їх одній із двох форм енергії, яка, як відомо, викликала хімічні реакції в атмосфері - плазмі змінного струму та ультрафіолетовому світлі. Тоді як колишні імітували електричні дії, такі як блискавка або енергетичні частинки, УФ-світло імітувало світло від Сонця - головного рушія хімічних реакцій Сонячної системи.
Після тривалого експерименту протягом трьох днів, що відповідає тому, як довго атмосферні гази потрапляли б у джерело енергії в космосі, дослідники вимірювали та ідентифікували отримані молекули за допомогою мас-спектрометра. Вони виявили, що в різних сценаріях виробляються молекули кисню та органіки. Сюди входили формальдегід та ціаністий водень, що може призвести до виробництва амінокислот та цукрів.
Коротше кажучи, команда змогла продемонструвати, що газ кисню та сировина, з якої може виникнути життя, можуть бути створені простими хімічними реакціями. Як пояснив Чао Хе, головний автор дослідження:
«Люди вважали, що кисень та органіка присутні разом, вказують на життя, але ми виробляли їх абіотично в декількох моделюваннях. Це говорить про те, що навіть спільна присутність загальноприйнятих біосигнатур може бути помилковим позитивом для життя ».
Це дослідження може мати суттєвий вплив, коли мова йде про пошук життя поза нашою Сонячною системою. Надалі телескопи наступного покоління дадуть нам можливість зображувати екзопланети безпосередньо та отримувати спектри з їх атмосфери. Коли це станеться, може бути необхідним переглядати наявність кисню як потенційний ознака придатності для проживання. На щастя, є ще багато потенційних біосигнатур, які потрібно шукати!
