Exoplaneter:Hvor godt søger efter tegn på liv

Om der er liv andre steder i universet er et spørgsmål, folk har overvejet i årtusinder; og inden for de sidste par årtier, der er gjort store fremskridt i vores søgen efter tegn på liv uden for vores solsystem.

NASA-missioner som rumteleskopet Kepler har hjulpet os med at dokumentere tusindvis af exoplaneter - planeter, der kredser om andre stjerner. Og nuværende NASA-missioner som Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) forventes at øge det nuværende antal kendte exoplaneter markant. Det forventes, at dusinvis vil være klippeplaneter på størrelse med Jorden, der kredser i deres stjerners beboelige zoner, på afstande, hvor vand kunne eksistere som en væske på deres overflader. Det er lovende steder at lede efter livet.

Dette vil blive opnået ved missioner som det snart lancerede James Webb Space Telescope, som vil supplere og udvide opdagelserne af Hubble-rumteleskopet ved at observere ved infrarøde bølgelængder. Det forventes at blive lanceret i 2021, og vil tillade forskerne at afgøre, om stenede exoplaneter har ilt i deres atmosfærer. Ilt i Jordens atmosfære skyldes fotosyntese af mikrober og planter. I det omfang exoplaneter ligner Jorden, ilt i deres atmosfærer kan også være et tegn på liv.

Ikke alle exoplaneter vil være jordlignende, selvom. Nogle vil være, men andre vil adskille sig fra Jorden nok til, at ilt ikke nødvendigvis kommer fra livet. Så med alle disse nuværende og fremtidige exoplaneter at studere, hvordan indsnævrer videnskabsmænd feltet til dem, for hvilke ilt er mest tegn på liv?

For at besvare dette spørgsmål, et tværfagligt team af forskere, ledet af Arizona State University (ASU), har givet en ramme, kaldet et "detectability index", som kan hjælpe med at prioritere exoplaneter, der kræver yderligere undersøgelse. Detaljerne i dette indeks er for nylig blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift fra American Astronomical Society.

"Målet med indekset er at give videnskabsfolk et værktøj til at udvælge de allerbedste mål til observation og til at maksimere chancerne for at opdage liv, " siger hovedforfatter Donald Glaser fra ASU's School of Molecular Sciences.

Iltdetektionsindekset for en planet som Jorden er højt, hvilket betyder, at ilt i Jordens atmosfære bestemt skyldes liv og intet andet. At se ilt betyder liv. Et overraskende fund fra holdet er, at sporbarhedsindekset styrtdykker for exoplaneter, der ikke er alt for forskellige fra Jorden.

Selvom Jordens overflade stort set er dækket af vand, Jordens oceaner er kun en lille procentdel (0,025%) af Jordens masse. Til sammenligning, måner i det ydre solsystem er typisk tæt på 50 % vandis.

"Det er let at forestille sig, at i et andet solsystem som vores, en jordlignende planet kunne kun være 0,2 % vand, " siger medforfatter Steven Desch fra ASU's School of Earth and Space Exploration. "Og det ville være nok til at ændre sporbarhedsindekset. Ilt ville ikke være tegn på liv på sådanne planeter, selvom det blev observeret. Det skyldes, at en jordlignende planet, der var 0,2 % vand - omkring otte gange, hvad Jorden har - ikke ville have nogen blottede kontinenter eller land."

Uden jord, regn ville ikke forvitre sten og frigive vigtige næringsstoffer som fosfor. Fotosyntetisk liv kunne ikke producere ilt ved hastigheder, der kan sammenlignes med andre ikke-biologiske kilder.

"Detekterbarhedsindekset fortæller os, at det ikke er nok at observere ilt i en exoplanets atmosfære. Vi skal også observere oceaner og land, " siger Desch. "Det ændrer, hvordan vi griber søgen efter liv på exoplaneter an. Det hjælper os med at fortolke observationer, vi har lavet af exoplaneter. Det hjælper os med at vælge de bedste mål exoplaneter at lede efter liv på. Og det hjælper os med at designe den næste generation af rumteleskoper, så vi får al den information, vi har brug for for at foretage en positiv identifikation af livet."

Forskere fra forskellige områder blev samlet for at skabe dette indeks. Dannelsen af ​​holdet blev lettet af NASAs Nexus for Exoplanetary System Science (NExSS) program, som finansierer tværfaglig forskning for at udvikle strategier til at lede efter liv på exoplaneter. Deres discipliner omfatter teoretisk og observationel astrofysik, geofysik, geokemi, astrobiologi, oceanografi, og økologi.

"Denne form for forskning har brug for forskellige teams, vi kan ikke gøre det som individuelle videnskabsmænd", siger medforfatter Hilairy Hartnett, der har fælles ansættelser på ASU's School of Earth and Space Exploration og School of Molecular Sciences.

Ud over hovedforfatteren Glaser og medforfatterne Harnett og Desch, holdet omfatter medforfatterne Cayman Unterborn, Ariel Anbar, Steffen Buessecker, Theresa Fisher, Steven Glaser, Susanne Neuer, Camerian Millsaps, Joseph O'Rourke, Sara Imari Walker, og Mikhail Zolotov, der tilsammen repræsenterer ASU's School of Molecular Sciences, Skolen for jord- og rumudforskning, og School of Life Sciences. Yderligere forskere på holdet inkluderer forskere fra University of California Riverside, Johns Hopkins University og University of Porto (Portugal).

Det er dette holds håb, at denne ramme for sporbarhedsindeks vil blive brugt i søgen efter liv.

"Opdagelsen af ​​liv på en planet uden for vores solsystem ville ændre hele vores forståelse af vores plads i universet, " siger Glaser. "NASA er dybt investeret i at søge efter liv, og det er vores håb, at dette arbejde vil blive brugt til at maksimere chancen for at opdage liv, når vi leder efter det."