Forskere henvender sig til træer for at afgøre, om der eksisterer flercellet liv på exoplaneter

Er der liv uden for vores planet?

Det ældgamle spørgsmål er længe blevet stillet af videnskabsmænd og forskere uden store fremskridt med at finde svaret.

Der har været mere end 4, 200 exoplaneter opdaget uden for vores solsystem, og mens tidligere teknikker blev udviklet til at teste for liv på exoplaneter, ingen af ​​dem er testet for kompleks, ikke-teknologisk liv som vegetation. Nu, rumteleskoper kan snart være i stand til direkte at se disse planeter - inklusive en inden for den beboelige zone af Jordens nærmeste stjernenabo. Med hjælp fra disse teleskoper og et team af forskere i informatik og astronomi ved Northern Arizona University, et svar på dette spørgsmål er måske ikke så ude af denne verden.

Finansieret af en NASA Habitable Worlds-bevilling, et team af forskere, som inkluderer Chris Doughty, David Trilling og ph.d. studerende Andrew Abraham, offentliggjort en undersøgelse i International Journal of Astrobiology der udvikler og tester en teknik til at bestemme, om specifikt flercellet eller komplekst-men-ikke-teknologisk liv entydigt kan detekteres uden for solsystemet.

I et forsøg på at finde nogle svar, holdet henvendte sig til en af ​​Jordens mest almindelige flercellede livsformer - træer. Mere specifikt, deres skygger.

"Jorden har mere end tre billioner træer, og hver kaster skygger anderledes end livløse genstande, " sagde Doughty, hovedforfatter på papiret og adjunkt på School of Informatics, Computer, og cybersystemer. "Hvis du går udenfor ved middagstid, næsten alle skygger vil være fra menneskelige genstande eller planter, og der ville være meget få skygger på dette tidspunkt af dagen, hvis der ikke var flercellet liv."

Holdet antager, at rigeligt opretstående fotosyntetisk flercellet liv (træer) vil kaste skygger ved høje solvinkler, adskiller dem fra enkeltcellulært liv. Derfor, bruge fremtidige rumteleskoper til at observere de typer af skygger, der kastes, i teorien, afgøre, om der er lignende livsformer på exoplaneter.

"Den svære del er, at ethvert fremtidigt rumteleskop sandsynligvis kun vil have en enkelt pixel til at afgøre, om der eksisterer liv på den exoplanet, sagde Abraham, som arbejdede tæt sammen med Doughty om undersøgelsen. "Så, Spørgsmålet bliver:Kan vi detektere disse skygger, der indikerer flercellet liv med en enkelt pixel?"

Med kun én pixel at arbejde med, holdet skulle sikre sig, at de skygger, der blev opdaget i disse teleskoper, endeligt var flercellet liv, ikke andre exoplanettræk som kratere.

"Det blev foreslået, at kratere kunne kaste skygger svarende til træer, og vores idé ville ikke fungere, " sagde Trilling, lektor i astronomi. "Så, vi besluttede at se på replika-månelandingsstedet i det nordlige Arizona, hvor Apollo-astronauterne trænede til deres mission til månen."

Droner blev brugt på forskellige tidspunkter af dagen for at fastslå, at kratere faktisk kastede skygger anderledes end træer.

Forskerne vendte sig derefter til billedbehandling for at afgøre, om deres teori ville fungere i stor skala. Ved at bruge POLDER (Polarization and Directionality of Earth's Reflectance) satellitten, holdet var i stand til at observere skyggerne på Jorden ved forskellige solvinkler og tidspunkter på dagen. Opløsningen blev reduceret for at efterligne, hvordan Jorden ville se ud som en enkelt pixel for en fjern observatør, når den roterer rundt om solen. Derefter, holdet sammenlignede dette med lignende data fra Mars, månen, Venus og Uranus for at se, om Jordens flercellede liv var unikt.

Holdet fandt ud af, at på dele af planeten, hvor der var mange træer, ligesom Amazonas-bassinet, flercellet liv kunne skelnes, men når det kom til at observere planeten som helhed som en enkelt pixel, Det var svært at skelne mellem flercellet liv.

Imidlertid, potentialet, som observation af skygger bringer til samtalen om liv på exoplaneter, kunne være tættere på, end videnskabsmænd og forskere nogensinde har været før. Doughty mener, at teknikken forbliver gyldig i teorien - et fremtidigt rumteleskop kunne stole på de skygger, der findes i en enkelt pixel.

"Hvis hver exoplanet kun var en enkelt pixel, vi kan muligvis bruge denne teknik til at opdage flercellet liv i de næste par årtier, " sagde han. "Hvis der kræves flere pixels, vi kan blive nødt til at vente længere på teknologiske forbedringer for at svare på, om der eksisterer flercellet liv på exoplaneter."