En anden måde at søge efter biosignaturer af fremmede liv - materialet sprængt ud af asteroide-nedslag

I de seneste år, antallet af bekræftede ekstra-solplaneter er steget eksponentielt. Fra begyndelsen af ​​artiklen, i alt 3, 777 exoplaneter er blevet bekræftet i 2, 817 stjernesystemer, med yderligere 2, 737 kandidater afventer bekræftelse. Hvad mere er, antallet af terrestriske (dvs. stenede) planeter er steget støt, øger sandsynligheden for, at astronomer vil finde beviser på liv uden for vores solsystem.

Desværre, teknologien eksisterer endnu ikke til at udforske disse planeter direkte. Som resultat, videnskabsmænd er tvunget til at lede efter, hvad der er kendt som "biosignaturer, "et kemikalie eller et grundstof, der er forbundet med eksistensen af ​​tidligere eller nuværende liv. Ifølge en ny undersøgelse foretaget af et internationalt hold af forskere, en måde at lede efter disse signaturer på ville være at undersøge materiale, der kastes ud fra overfladen af ​​exoplaneter under en kollision.

Undersøgelsen - med titlen "Searching for biosignatures in exoplanetary impact ejecta, "som for nylig dukkede op på nettet - blev ledet af Gianni Cataldi, en forsker fra Stockholms Universitets Astrobiology Center. Han fik selskab af forskere fra LESIA-Observatoire de Paris, Southwest Research Institute (SwRI), Det Kongelige Tekniske Institut (KTH), og det europæiske rumforsknings- og teknologicenter (ESA/ESTEC).

Som de angiver i deres undersøgelse, de fleste bestræbelser på at karakterisere exoplanetbiosfærer har fokuseret på planeternes atmosfærer. Dette består i at lede efter beviser for gasser, der vides at være essentielle for livet her på Jorden – f.eks. carbondioxid, nitrogen, ilt – samt vand. Som Cataldi fortalte Universe Today via e-mail:

"Vi ved fra Jorden, at liv kan have stor indflydelse på atmosfærens sammensætning. F.eks. al ilten i vores atmosfære er af biologisk oprindelse. Også, ilt og metan er stærkt ude af kemisk ligevægt på grund af tilstedeværelsen af ​​liv. I øjeblikket, det er endnu ikke muligt at studere den atmosfæriske sammensætning af jordlignende exoplaneter, imidlertid, en sådan måling forventes at blive mulig inden for en overskuelig fremtid. Dermed, atmosfæriske biosignaturer er den mest lovende måde at søge efter udenjordisk liv."

Imidlertid, Cataldi og hans kolleger overvejede muligheden for at karakterisere en planets beboelighed ved at lede efter tegn på påvirkninger og undersøge udkastet. En af fordelene ved denne tilgang er, at ejecta undslipper legemer med lavere tyngdekraft, såsom klippeplaneter og måner, med den største lethed. Atmosfæren i disse typer kroppe er også meget svære at karakterisere, så denne metode ville give mulighed for karakteriseringer, som ellers ikke ville være mulige.

Og som Cataldi antydede, det ville også være komplementært til den atmosfæriske tilgang på en række måder:

"Først, jo mindre exoplanet, jo sværere er det at studere dens atmosfære. Tværtimod, mindre exoplaneter producerer større mængder af undslippende ejekta, fordi deres overfladetyngdekraft er lavere, gør ejecta fra mindre exoplanet lettere at opdage. Sekund, når man tænker på biosignaturer i impact ejecta, vi tænker primært på visse mineraler. Dette skyldes, at liv kan påvirke mineralogien på en planet enten indirekte (f.eks. ved at ændre atmosfærens sammensætning og dermed tillade nye mineraler at dannes) eller direkte (ved at producere mineraler, f.eks. skeletter). Impact ejecta ville således give os mulighed for at studere en anden slags biosignatur, komplementær til atmosfæriske signaturer."

En anden fordel ved denne metode er, at den udnytter eksisterende undersøgelser, der har undersøgt virkningerne af kollisioner mellem astronomiske objekter. For eksempel, adskillige undersøgelser er blevet udført, som har forsøgt at sætte begrænsninger på den gigantiske påvirkning, der menes at have dannet Jord-Måne-systemet for 4,5 milliarder år siden (alias Giant Impact Hypothesis).

Mens sådanne gigantiske kollisioner menes at have været almindelige under den sidste fase af jordisk planetdannelse (varig i cirka 100 millioner år), holdet fokuserede på påvirkninger af asteroide eller kometlegemer, som menes at forekomme i hele levetiden af ​​et exoplanetarisk system. Baseret på disse undersøgelser, Cataldi og hans kolleger var i stand til at skabe modeller for exoplanetudstødning.

Som Cataldi forklarede, de brugte resultaterne fra nedslagskraterlitteraturen til at estimere mængden af ​​ejecta, der blev skabt. For at estimere signalstyrken af ​​circumstellar støvskiver skabt af udstødningen, de brugte resultaterne fra debris disk (dvs. ekstrasolære analoger af solsystemets vigtigste asteroidebælte) litteratur. Til sidst, resultaterne viste sig at være ret interessante:

"Vi fandt ud af, at et sammenstød af et legeme med en diameter på 20 km producerer nok støv til at kunne detekteres med nuværende teleskoper (til sammenligning, størrelsen af ​​den slagkraft, der dræbte dinosaurerne for 65 millioner år siden, er dog omkring 10 km). Imidlertid, at studere sammensætningen af ​​det udstødte støv (f.eks. søge efter biosignaturer) er ikke inden for rækkevidde af nuværende teleskoper. Med andre ord, med nuværende teleskoper, vi kunne bekræfte tilstedeværelsen af ​​udstødt støv, men ikke studere dens sammensætning."

Kort sagt, at studere materiale udsendt fra exoplaneter er inden for vores rækkevidde, og dette ville gøre det muligt for astronomer at være i stand til at karakterisere en exoplanets geologi – og dermed sætte mere nøjagtige begrænsninger på dens potentielle beboelighed. På nuværende tidspunkt astronomer er tvunget til at foretage kvalificerede gæt om en planets sammensætning baseret på dens tilsyneladende størrelse og masse.

Desværre, en mere detaljeret undersøgelse, der kunne bestemme tilstedeværelsen af ​​biosignaturer i ejecta, er ikke i øjeblikket mulig, og vil være meget vanskeligt for selv næste generations teleskoper som James Webb Space Telescope (JWSB) eller Darwin. I mellemtiden, undersøgelsen af ​​ejecta fra exoplaneter giver nogle meget interessante muligheder, når det kommer til exoplanetstudier og karakterisering. Som Cataldi antydede:

"Ved at studere udkastet fra en påvirkningsbegivenhed, vi kunne lære noget om exoplanetens geologi og beboelighed og potentielt opdage en biosfære. Metoden er den eneste måde, jeg kender til at få adgang til undergrunden af ​​en exoplanet. I denne forstand, påvirkningen kan ses som et boreeksperiment leveret af naturen. Vores undersøgelse viser, at støv produceret ved en kollision i princippet er sporbart, og fremtidige teleskoper kan muligvis begrænse sammensætningen af ​​støvet, og derfor planetens sammensætning."

I de kommende årtier, astronomer vil studere ekstra-solplaneter med instrumenter med stigende følsomhed og kraft i håbet om at finde indikationer på liv. Sandsynligvis, evnen til at skelne tilstedeværelsen af ​​biosignaturer i affald skabt af asteroide-nedslag vil falde sammen med evnen til at finde dem i atmosfæren på exoplaneter.

Med disse to metoder kombineret, videnskabsmænd vil med større sikkerhed kunne sige, at fjerne planeter ikke kun er i stand til at understøtte liv, men gør det aktivt.