В усилията си да намерят доказателства за живота извън нашата Слънчева система, учените са принудени да възприемат това, което е известно като подхода на „ниско висящите плодове“. По принцип това се свежда до определяне дали планетите могат да бъдат „потенциално обитаеми“ въз основа на това дали те ще бъдат достатъчно топли или не, за да има течна вода на повърхностите си и плътна атмосфера с достатъчно кислород.
Това е следствие от факта, че съществуващите методи за изследване на далечни планети са до голяма степен косвени и че Земята е само една планета, за която знаем, че е в състояние да поддържа живота. Но какво ще стане, ако планетите, които имат много кислород, не са гарантирани да произвеждат живот? Според ново проучване на екип от университета Джонс Хопкинс, това може много да е така.
Резултатите бяха публикувани в проучване, озаглавено „Газова фазова химия на хладните екзопланетни атмосфери: прозрение от лабораторни симулации“, което наскоро беше публикувано в научното списание ACS Земя и Космос Химия. Заради изследването си екипът симулира атмосферите на извън слънчеви планети в лабораторна среда, за да демонстрира, че кислородът не е непременно знак за живот.
На Земята кислородният газ представлява около 21% от атмосферата и се появи в резултат на фотосинтеза, който завърши с Голямото събитие за окисляване (преди около 2,45 милиарда години). Това събитие промени драстично състава на земната атмосфера, преминавайки от състав, състоящ се от азот, въглероден диоксид и инертни газове, до азотно-кислородната смес, която познаваме днес.
Поради своето значение за издигането на сложни форми на живот на Земята, кислородният газ се счита за една от най-важните биосигнатури при търсене на възможни индикации за живот извън Земята. В крайна сметка, кислородният газ е резултат от фотосинтетични организми (като бактерии и растения) и се консумира от сложни животни като насекоми и бозайници.
Но когато се стигне до него, има много неща, които учените не знаят как различните източници на енергия инициират химични реакции и как тези реакции могат да създадат биосигнати като кислород. Докато изследователите са ръководили фотохимични модели на компютрите, за да предскажат какви екзопланетни атмосфери биха могли да създадат, реални симулации в лабораторна среда липсват.
Изследователският екип проведе своите симулации, използвайки специално разработената камера за планетен HAZE (PHAZER) в лабораторията на Сара Хорст, доцент по земни и планетарни науки в JHU и един от основните автори на документа. Изследователите започнаха с създаването на девет различни газови смеси за симулиране на атмосферата на екзопланета.
Тези смеси са в съответствие с прогнозите, направени за двата най-често срещани типа екзопланета в нашата галактика - Супер-Земята и мини-Нептуните. В съответствие с тези прогнози, всяка смес беше съставена от въглероден диоксид, вода, амоняк и метан и след това беше нагрята до температури от 27 до 370 ° С (80 до 700 ° F).
След това екипът инжектира всяка смес в камерата на PHAZER и ги излага на една от двете форми на енергия, за които е известно, че предизвикват химични реакции в атмосферата - плазма от променлив ток и ултравиолетова светлина. Докато предишните симулирани електрически дейности като светкавици или енергийни частици, UV светлината симулира светлина от Слънцето - основният двигател на химичните реакции в Слънчевата система.
След непрекъснато провеждане на експеримента в продължение на три дни, което съответства на това колко дълго атмосферните газове ще бъдат изложени на източник на енергия в космоса, изследователите измерват и идентифицират получените молекули с масспектрометър. Това, което откриха, беше, че при множество сценарии се получават кислород и органични молекули. Те включват формалдехид и циановодород, които могат да доведат до производството на аминокиселини и захари.
Накратко, екипът успя да докаже, че кислородният газ и суровините, от които може да излезе животът, могат да бъдат създадени чрез прости химични реакции. Както Chao He, водещият автор на изследването, обясни:
„Хората предполагаха, че кислородът и органичните вещества присъстват заедно, показват живот, но ние ги произвеждахме абиотично в множество симулации. Това предполага, че дори съвместното присъствие на общоприети биосигнатури би могло да бъде фалшив позитив за живота. “
Това проучване може да има значителни последици, когато става въпрос за търсене на живот извън нашата Слънчева система. В бъдеще телескопите от ново поколение ще ни дадат възможност да изобразяваме екзопланети директно и да получаваме спектри от техните атмосфери. Когато това се случи, може да се наложи присъствието на кислород да бъде преразгледано като потенциален признак за обитаемост. За щастие, все още има много потенциални биосигнатури за търсене!
