Svovl krydder fremmede atmosfærer

De siger at variation er livets krydderi, og nu tyder nye opdagelser fra Johns Hopkins-forskere på, at en vis elementær 'variation' - svovl - faktisk er et 'krydderi', der måske kan pege på tegn på liv.

Disse resultater fra forskernes laboratoriesimuleringer afslører, at svovl i væsentlig grad kan påvirke observationer af fjerntliggende planeter ud over solsystemet; resultaterne har betydning for brugen af ​​svovl som tegn på udenjordisk liv, samt påvirke, hvordan forskere bør fortolke data om planetariske atmosfærer.

En rapport om resultaterne blev offentliggjort i dag i Natur astronomi .

"Vi fandt ud af, at kun en lille tilstedeværelse af svovl i atmosfæren, mindre end 2 %, kan have stor indflydelse på, hvad og hvor mange, der dannes dispartikler, " siger Chao He, en assisterende forsker i Department of Earth and Planetary Sciences ved Johns Hopkins University og undersøgelsens første forfatter.

"Dette ændrer fuldstændigt, hvad videnskabsmænd bør se efter og forvente, når de undersøger atmosfærer på planeter uden for vores solsystem."

Mens videnskabsmænd allerede ved, at svovlgasser påvirker fotokemien på mange planeter i solsystemet, såsom Jorden, Venus og Jupiter, ikke meget er kendt om svovls rolle i atmosfæren på planeter uden for solsystemet, eller exoplaneter.

På grund af dets rolle som et væsentligt element for liv på Jorden - udsendt fra planter og bakterier, og findes i adskillige aminosyrer og enzymer - videnskabsmænd foreslår at bruge svovlprodukter til at søge efter liv hinsides Jorden. At forstå, om svovl eksisterer, og hvordan det påvirker disse atmosfærer, kan hjælpe forskerne med at afgøre, om svovlgasser kan bruges som en kilde til, at liv kan opstå, siger han.

Forskere har udført få undersøgelser, der simulerer planetariske atmosfærer med svovl i laboratoriet på grund af dets høje reaktivitet og vanskeligheder med at rydde op, når først et eksperiment er udført, siger han. Faktisk, svovl er så reaktivt, at det endda ville have reageret med selve forsøgsopstillingen, så forskerholdet var nødt til at opgradere deres udstyr til korrekt at tolerere svovl. Til hans viden, kun tre andre undersøgelser, der simulerede svovlkemi i laboratoriet, eksisterer, og de skulle forstå dens rolle i Jordens atmosfære; dette er den første laboratoriedrevne simulering til at studere svovl i exoplanetatmosfærer.

Chao og kolleger udførte to sæt eksperimenter med kuldioxid, carbonmonoxid, nitrogen, brint, vand og helium som en vejledning for deres indledende gasblandinger. Et eksperiment inkluderede 1,6 % svovl i blandingen, og det andet gjorde ikke. Forskerholdet udførte simuleringseksperimenterne i et specielt designet Planetary HAZE (PHAZER) kammer i Sarah Hörsts laboratorium, assisterende professor i jord- og planetvidenskab og anden forfatter på papiret.

En gang i kammeret, holdet udsatte gasblandingerne for en af ​​to energikilder:
plasma fra en vekselstrømsglødeudladning eller lys fra en ultraviolet lampe. Plasma, en energikilde stærkere end UV-lys, kan simulere elektriske aktiviteter som lyn og/eller energiske partikler, og UV-lys er hoveddrivkraften bag kemiske reaktioner i planetariske atmosfærer som dem på Jorden, Saturn og Pluto.

Efter at have analyseret for dannede faste partikler og gasprodukter, Han og hans kolleger fandt ud af, at blandingen med svovl havde tre gange flere uklare partikler, eller faste partikler suspenderet i gas.

Chaos team fandt ud af, at de fleste af disse partikler var organiske svovlprodukter i stedet for svovlsyre eller oktasvovl, som forskere tidligere troede ville udgøre størstedelen af ​​svovlpartikler på exoplaneter.

"Denne nye information betyder, at hvis du forsøger at observere en exoplanets atmosfære og analysere dens spektre, når du tidligere forventede at se andre produkter, du skal nu forvente at se disse organiske svovlprodukter i stedet for. Eller, i det mindste, du skal vide, at det ikke ville være usædvanligt for dem at være der. Dette ville ændre forskernes forklaring og fortolkning af spektre, de ser, " siger han.

Tilsvarende resultaterne skulle lede forskerne til at forvente flere tågepartikler, hvis de observerer exoplanetatmosfærer med svovl, da blot en lille smule svovl øger disproduktionshastigheden med tre. Igen, dette ville ændre, hvordan forskere fortolker deres resultater og kan være kritisk for fremtidig observation af exoplaneter.

Den sidste store implikation af hans resultater, Han siger, presser de på for øget bevidsthed om, at mange svovlprodukter kan produceres i laboratoriet, i fravær af liv, så videnskabsmænd bør være forsigtige og udelukke fotokemisk produceret svovl, før de foreslår svovls tilstedeværelse som et tegn på liv.