Exoplanet evolution:Astronomer udvider kosmisk snydeark

Cornell-astronomer har nået ind i naturens farvepalet fra tidlig Jord for at skabe et kosmisk "snydeark" til at se på fjerne verdener. Ved at korrelere nuancer og nuancer, forskere sigter efter at forstå, hvor opdagede exoplaneter med rimelighed kan falde langs deres eget evolutionære spektrum.

"I vores søgen efter at forstå exoplaneter, vi bruger den tidlige Jord og dens biologiske milepæle i historien som en Rosetta-sten, " sagde Jack O'Malley-James, en forskningsmedarbejder ved Cornells Carl Sagan Institute.

O'Malley-James har været medforfatter til "Expanding the Timeline for Earth's Photosynthetic Red Edge Biosignature" med Lisa Kaltenegger, professor i astronomi og direktør for Sagan Institute. Avisen blev offentliggjort den 9. juli i Astrofysisk tidsskrift .

"Hvis en alien havde brugt farve til at observere, om vores jord havde liv, det rumvæsen ville se meget forskellige farver gennem vores planets historie – tilbage milliarder af år – da forskellige livsformer dominerede Jordens overflade, " sagde Kaltenegger.

"Astronomer havde kun koncentreret sig om vegetation før, men med en bedre farvepalet, forskere kan nu se længere end en halv milliard år og op til 2,5 milliarder år tilbage på Jordens historie for at matche perioder på exoplaneter, " hun sagde.

I den sidste halve milliard år – omkring 10 % af vores planets levetid – klorofyl, findes i mange velkendte former for planteliv, såsom blade og lav, har været nøglekomponenten i Jordens biosignatur. Men anden flora, såsom cyanobakterier og alger, er meget ældre end landbaseret vegetation, men deres klorofyl-holdige strukturer efterlader deres egne afslørende tegn på en planets overflade.

"Forskere kan observere overfladebiosignaturer ud over vegetation på jordlignende exoplaneter ved at bruge vores egen planet som nøglen til, hvad de skal kigge efter, " sagde O'Malley-James.

"Når vi opdager en exoplanet, denne forskning giver os et meget bredere spektrum til at se tilbage i tiden, " sagde Kaltenegger. "Vi forlænger den tid, vi kan finde overfladebiota fra 500 millioner år (udbredt landvegetation) til omkring 1 milliard år siden med lav og op til 2 eller 3 milliarder år siden med cyanobakterier."

O'Malley-James og Kaltenegger modellerede spektre af jordlignende exoplaneter med forskellige overfladeorganismer, der bruger klorofyl. Scenarier kan omfatte, hvor nogle få organismer dominerer hele overfladen af ​​en jordlignende planet, såsom den fiktive, Dagobahs sumpede verden, hjem til Yoda i "Star Wars"-filmene.

Laver (et symbiotisk svampe- og fotosyntetisk partnerskab) kan have koloniseret Jordens landmasser for omkring 1,2 milliarder år siden og ville have malet Jorden i salvie til mintgrønne farver. Denne dækning ville have genereret en "ikke-vegetativ" fotosyntetisk rødkantssignatur (den del af spektret, der hjælper med at forhindre planeter i at blive brændt af solen), før biotaen på nutidens moderne Jord tog over.

O'Malley-James og Kaltenegger sagde, at cyanobakterier – ligesom overfladealger – kan have været udbredt for mellem 2 milliarder og 3 milliarder år siden, producerer en fotosyntetisk rød kant, og kunne findes på andre jordlignende exoplaneter.

Denne forskning viser, at lav, alger og cyanobakterier kunne have givet en påviselig overflade rød kantfunktion for en yngre jord, længe før landvegetation blev udbredt for 500 millioner til 750 millioner år siden, sagde O'Malley-James.

"Dette papir udvider brugen af ​​en fotosyntetisk rød kant overflade bio-funktion til tidligere tider i Jordens historie, " han sagde, "såvel som til en bredere vifte af beboelige ekstrasolare planetscenarier."