Kuliltedetektorer kan advare om liv uden for jorden

Kuliltedetektorer i vores hjem advarer om en farlig ophobning af det farveløse, lugtfri gas, vi normalt forbinder med døden. Astronomer, også, har generelt antaget, at en ophobning af kulilte i en planets atmosfære ville være et sikkert tegn på livløshed. Nu, et UC Riverside-ledet forskerhold argumenterer for det modsatte:himmelske kuliltedetektorer kan faktisk advare os om en fjern verden, der vrimler med simple livsformer.

"Med opsendelsen af ​​James Webb-rumteleskopet om to år, astronomer vil være i stand til at analysere atmosfæren af ​​nogle stenede exoplaneter, " sagde Edward Schwieterman, undersøgelsens hovedforfatter og en NASA Postdoctoral Program-stipendiat i UCR's Department of Earth Sciences. "Det ville være en skam at overse en beboet verden, fordi vi ikke overvejede alle mulighederne."

I en undersøgelse offentliggjort i dag i The Astrofysisk tidsskrift , Schwietermans team brugte computermodeller af kemi i biosfæren og atmosfæren til at identificere to spændende scenarier, hvor kulilte let akkumuleres i atmosfæren på levende planeter.

I det første scenarie, holdet fandt svar i vores egen planets dybe fortid. På det moderne, iltrig jord, kulilte kan ikke ophobes, fordi gassen hurtigt ødelægges af kemiske reaktioner i atmosfæren. Men for tre milliarder år siden, verden var et meget andet sted. Havene vrimlede allerede med mikrobielt liv, men atmosfæren var næsten iltfattig, og solen var meget svagere.

Holdets modeller afslører, at denne ældgamle version af den beboede Jord kunne opretholde kulilteniveauer på omkring 100 dele pr. million (ppm) - adskillige størrelsesordener større mængder pr. milliard spor af gassen i atmosfæren i dag.

"Det betyder, at vi kunne forvente høje kulilteoverfloder i atmosfæren af ​​beboede, men iltfattige exoplaneter, der kredser om stjerner som vores egen sol, " sagde Timothy Lyons, en af ​​undersøgelsens medforfattere, en professor i biogeokemi ved UCR's Institut for Jordvidenskab, og direktør for UCR Alternative Earths Astrobiology Center. "Dette er et perfekt eksempel på vores teams mission om at bruge Jordens fortid som en guide i søgen efter liv andre steder i universet."

Et andet scenarie er endnu mere gunstigt for opbygningen af ​​kulilte:fotokemien omkring røde dværgstjerner som Proxima Centauri, stjernen nærmest vores sol på 4,2 lysår væk. Holdets modeller forudsiger, at hvis en planet omkring en sådan stjerne var beboet og rig på ilt, så bør vi forvente, at overfloden af ​​kulilte er ekstremt høj – alt fra hundredvis af ppm til flere procent.

"I betragtning af den forskellige astrofysiske kontekst for disse planeter, vi bør ikke blive overrasket over at finde mikrobielle biosfærer, der fremmer høje niveauer af kulilte, " sagde Schwieterman. "Men, disse ville bestemt ikke være gode steder for menneske- eller dyreliv, som vi kender det på Jorden."

på størrelse med jorden, klippeplaneter er blevet opdaget i kredsløb i den beboelige zone af Proxima Centauri og andre lignende stjerner, hvilket betyder, at de kunne rumme flydende vand, en væsentlig ingrediens for livet. Sådanne planeter er sandsynligvis mål for yderligere karakterisering af James Webb Space Telescope, planlagt til lancering i marts 2021.

Den nuværende undersøgelse er en del af en bred indsats for at forberede disse fremtidige missioner ved at katalogisere forskellige kombinationer af atmosfæriske gasser, der kan være bevis på en beboet verden - såkaldte biosignaturgasser. Nogle gasser, såsom kulilte, var tidligere blevet foreslået som 'antibiosignaturer' - bevis på, at en planet ikke er beboet - hvis den kan fjernspores i tilstrækkelig overflod. Men disse antagelser gælder kun i specifikke tilfælde.

"Selvom andre undersøgelser har lavet fotokemisk modellering af exoplaneter, der inkluderer kulilte, ingen havde fokuseret på kulilte på jordlignende exoplaneter på en så systematisk måde, " sagde Schwieterman. "Nu har vi en guidebog til at bestemme, hvilke niveauer af kulilte der er kompatible med en fotosyntetisk biosfære."