Forskere udvikler nye strategier til at opdage liv hinsides jorden

Forskere tror nu, at vi muligvis vil være i stand til at opdage tegn på liv på planeter uden for vores solsystem i de næste par årtier, men for at gøre det kræves der nye værktøjer og teknikker. Forskere fra hele verden har netop udarbejdet en køreplan for at udvikle de teknikker, der endelig kan besvare spørgsmålet om, hvorvidt vi er alene i universet. Dette arbejde blev offentliggjort i denne måned i fem artikler i tidsskriftet Astrobiologi . Disse papirer vil tjene som reference for fremtidig forskning i, hvordan forskere kan søge efter tegn på liv i kosmos ved hjælp af teleskopobservationer.

Forskere vurderer, at der kan være planeter omkring næsten hver eneste stjerne i galaksen. Planeter, der kredser om stjerner ud over solen, kaldes "exoplaneter". Faktisk, tempoet i opdagelsen af ​​exoplaneter har været så hurtigt - over 3, 500 er blevet fundet siden den første i 1992 - at et møde mellem forskere fra mange discipliner var et presserende behov for at syntetisere viden for at fremme vores evne til at finde tegn på liv på disse nye exoplaneter. Dannet for tre år siden, NASAs Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) er et internationalt netværk, der bringer forskere fra en række forskellige discipliner til at forstå, hvordan vi kan karakterisere og i sidste ende søge efter tegn på liv, kaldet biosignaturer, på exoplaneter. Da vi i øjeblikket ikke kan besøge exoplaneter, videnskabsmænd skal bruge teleskoper til at søge efter biosignaturer. Disse observationer bliver nødt til at presse vores teleskopteknologi til dets grænser.

Til denne ende, NExSS producerede en omfattende serie af papirer, der skitserede fortiden, til stede, og fremtidig forskning i, hvordan man søger efter tegn på liv på exoplaneter. Disse store gennemgangsartikler er resultatet af to års arbejde udført af nogle af verdens førende forskere inden for astrobiologi, planetarisk videnskab, Jord videnskab, heliofysik, astrofysik, kemi, og biologi. Dette arbejde begyndte med onlinemøder efterfulgt af en personlig workshop afholdt i Seattle, Washington i 2016, hvor videnskabsmænd udvekslede ideer og diskuterede nye planer om, hvordan man bedst identificerer liv på verdener uden for vores solsystem. Adskillige medlemmer af Earth-Life Science Institute (ELSI) og forskere fra andre institutter i det større Tokyo-området deltog i disse aktiviteter enten personligt eller eksternt. Disse diskussioner dannede grundlag for artiklerne publiceret i Astrobiologi .

Papirerne identificerer flere problemer i denne søgning og foreslår løsninger på dem. Der er to hovedtyper af signaler, forskerne planlægger at lede efter. En type kommer i form af de gasser, som livet producerer, for eksempel den ilt du trækker vejret lige nu, som blev lavet af planter eller fotosyntetiske mikrober. De planlægger også at lede efter lyset, der reflekteres af livet selv, såsom farven på blade eller de pigmenter, der giver farve til algeopblomstring i havene og til de varme kilder i Yellowstone. Disse slags signaturer kan ses på Jorden fra kredsløb, og astronomer studerer nye teleskopdesignkoncepter, der muligvis kan opdage dem på exoplaneter.

Gruppen diskuterer måder, hvorpå naturen kunne "narre" videnskabsmænd til at tro, at en planet uden liv var i live, eller omvendt. Forskerne gennemgår måder, hvorpå en planet kan lave ilt - som er rigeligt på Jorden nu på grund af biologisk fotosyntese - uden liv, og hvordan planeter med liv kan have biosignaturer udover ilt. Ved at tænke på sådanne slags planeter på forhånd, videnskabsmænd er nu bedre forberedt til at skelne sådanne verdener fra planeter, der virkelig er beboede, og hvordan man kan udvide kataloget over biosignaturer, som videnskabsmænd kan lede efter i fremtiden.

Holdet satte sig også for at kvantificere chancerne for livet og klarheden af ​​dets signaler på andre verdener, hvilket er en utrolig vigtig og svær udfordring. De data, som astronomer indsamler om exoplaneter, vil være relativt sparsomme; de vil ikke have prøver fra disse planeter, og vil i stedet kun have data fra et enkelt lyspunkt fra den verden. Ved at analysere fingeraftryk af atmosfæriske gasser og overflader i det lys, de vil skelne så meget som muligt om exoplaneten. Dette inkluderer slutninger om planetens atmosfæriske sammensætning og klima, og tilstedeværelsen af ​​oceaner og kontinenter. Ved at kombinere disse oplysninger på systematiske måder og udvikle nye modeller, videnskabsmænd vil være i stand til at analysere, om data fra en planet bedst kan forklares ved tilstedeværelsen af ​​liv. Baseret på disse modeller, de planlægger at sætte tillidsniveauer for, om biologi er til stede i den verden. Det nye arbejde understreger behovet for at betragte planeter på en integreret måde, som omfatter flere discipliner og perspektiver.

Til sidst, der vil være behov for nye instrumenter - de teleskoper, der vil foretage de observationer, der er nødvendige for dette arbejde. Dette omfatter både jordbaserede og rumbaserede observatorier, og både teleskoper i drift i dag og andre, der vil blive bygget årtier i fremtiden. Disse nye teknologier vil ikke kun forbedre vurderingerne af størrelserne og banerne i disse fjerne verdener, men tillader også en dybere analyse af deres atmosfærer og overfladeegenskaber. Til sidst kan de måske fortælle os, om de har potentiale til at rumme liv. Missionskoncepter med biosignaturdetektion som en central driver diskuteres til lancering i 2030'erne.

"Siden midten af ​​det 20. århundrede, vi har set betydelige fremskridt i de metoder og teknologier, vi kan bruge til at foretage mere præcise observationer og karakterisere exoplaneter. Mange af disse er blevet testet på store ubeboelige planeter," sagde Yuka Fujii, en forsker ved ELSI og hovedforfatter på et af artiklerne. Omfanget af observationer udvides nu mod jordstørrelse, potentielt tempererede exoplaneter. De data, der vil blive indsamlet i løbet af det næste årti, vil give forskere mulighed for bedre at studere planeter, der kan rumme liv. "Søgen efter liv på exoplaneter lysår væk er en ambitiøs udfordring - den ender ikke med en påvisning af et enkelt træk, men vil kræve langsigtede bestræbelser på at akkumulere et sæt "signaturer", der ikke kan forklares af nogen kendte abiotiske processer og kan plausibelt forklares ved den mulige tilstedeværelse af en biosfære."

Forfatterne sluttede med den håbefulde vurdering, at givet kommende teknologier og aktuel viden om udbredelsen af ​​exoplaneter, opdagelsen af ​​atmosfæriske signaturer fra nogle få potentielt beboelige planeter kan komme allerede før 2030.