Ny undersøgelse indsnævrer dramatisk søgen efter avanceret liv i universet

Forskere skal muligvis genoverveje deres skøn for, hvor mange planeter uden for vores solsystem, der kan være vært for en rig mangfoldighed af liv.

I en ny undersøgelse, et team ledet af UC Riverside opdagede, at en ophobning af giftige gasser i atmosfæren på de fleste planeter gør dem uegnede til komplekst liv, som vi kender det.

Traditionelt, meget af søgen efter udenjordisk liv har fokuseret på det, forskerne kalder den "beboelige zone, " defineret som rækkevidden af ​​afstande fra en stjerne, der er varm nok til, at flydende vand kunne eksistere på en planets overflade. Denne beskrivelse fungerer for grundlæggende, encellede mikrober - men ikke for komplekse væsner som dyr, som omfatter alt fra simple svampe til mennesker.

Teamets arbejde, offentliggjort i dag i The Astrofysisk tidsskrift , viser, at hensyntagen til forudsagte niveauer af visse giftige gasser indsnævrer den sikre zone for komplekst liv med mindst halvdelen - og i nogle tilfælde eliminerer den helt.

"Dette er første gang, de fysiologiske grænser for liv på Jorden er blevet anset for at forudsige fordelingen af ​​komplekst liv andre steder i universet, " sagde Timothy Lyons, en af ​​undersøgelsens medforfattere, en fremtrædende professor i biogeokemi i UCR's Institut for Jord- og Planetvidenskab, og direktør for Alternative Earths Astrobiology Center, som sponsorerede projektet.

"Forestil dig en 'beboelig zone for komplekst liv' defineret som en sikker zone, hvor det ville være plausibelt at understøtte rige økosystemer, som vi finder på Jorden i dag, " Lyons forklaret. "Vores resultater indikerer, at komplekse økosystemer som vores ikke kan eksistere i de fleste områder af den beboelige zone som traditionelt defineret."

Brug af computermodeller til at studere atmosfærisk klima og fotokemi på en række planeter, holdet overvejede først kuldioxid. Enhver scuba-dykker ved, at for meget af denne gas i kroppen kan være dødelig. Men planeter for langt fra deres værtsstjerne kræver kuldioxid - en potent drivhusgas - for at holde temperaturen over frysepunktet. Jord inkluderet.

"For at opretholde flydende vand i yderkanten af ​​den konventionelle beboelige zone, en planet ville have brug for titusindvis af gange mere kuldioxid end Jorden har i dag, " sagde Edward Schwieterman, undersøgelsens hovedforfatter og en NASA Postdoc-stipendiat, der arbejder med Lyons. "Det er langt over de niveauer, der vides at være giftige for mennesker og dyr på Jorden."

Den nye undersøgelse konkluderer, at kuldioxidtoksicitet alene begrænser simpelt dyreliv til ikke mere end halvdelen af ​​den traditionelle beboelige zone. For mennesker og andre dyr af højere orden, som er mere følsomme, den sikre zone krymper til mindre end en tredjedel af dette område.

Hvad er mere, der eksisterer ingen sikker zone overhovedet for visse stjerner, inklusive to af solens nærmeste naboer, Proxima Centauri og TRAPPIST-1. Typen og intensiteten af ​​ultraviolet stråling, som disse køler, svagere stjerner udsender kan føre til høje koncentrationer af kulilte, endnu en dødelig gas. Kulilte binder sig til hæmoglobin i dyreblod - den forbindelse, der transporterer ilt gennem kroppen. Selv små mængder af det kan forårsage død af kropsceller på grund af mangel på ilt.

Kulilte kan ikke ophobes på Jorden, fordi vores varmere, lysere sol driver kemiske reaktioner i atmosfæren, der ødelægger den hurtigt. Selvom holdet for nylig konkluderede, at mikrobielle biosfærer muligvis kan trives på en planet med rigeligt kulilte, Schwieterman understregede, at "disse ville bestemt ikke være gode steder for menneske- eller dyreliv, som vi kender det på Jorden."

Forskere har bekræftet næsten 4, 000 planeter, der kredser om andre stjerner end solen, men ingen af ​​dem vil være muligt at besøge personligt. De er simpelthen for langt væk. Nærmeste er Proxima Centauri b, hvilket ville tage 54, 400 år for nuværende rumfartøjer at nå. At bruge teleskoper til at opdage overflod af visse gasser i deres atmosfærer er en af ​​de eneste måder at studere disse såkaldte exoplaneter på.

"Vores opdagelser giver en måde at beslutte, hvilke af disse utallige planeter vi skal observere mere detaljeret, sagde Christopher Reinhard, en tidligere UCR-kandidatstuderende nu adjunkt ved Georgia Institute of Technology, medforfatter til denne undersøgelse, og medleder af Alternative Earths-teamet. "Vi kunne identificere ellers beboelige planeter med kuldioxid- eller kulilteniveauer, der sandsynligvis er for høje til at understøtte komplekst liv."

Resultater fra holdets tidligere arbejde informerer allerede næste generations rummissioner såsom NASAs foreslåede Habitable Exoplanet Observatory. For eksempel, fordi ilt er afgørende for komplekst liv på Jorden og kan detekteres på afstand, holdet har undersøgt, hvor almindeligt det kan være i forskellige planeters atmosfærer.

Bortset fra Jorden, ingen planet i vores solsystem er vært for liv, der kan karakteriseres på afstand. Hvis der findes liv andre steder i solsystemet, Schwieterman forklarede, det er dybt under en stenet eller iset overflade. Så, exoplaneter kan være vores bedste håb for at finde beboelige verdener, der ligner vores egen.

"Jeg tror, ​​at det at vise, hvor sjælden og speciel vores planet er, kun forbedrer sagen for at beskytte den, " sagde Schwieterman. "Så vidt vi ved, Jorden er den eneste planet i universet, der kan opretholde menneskeliv."