Stengdamiesi surasti gyvybės įrodymų, esančių už mūsų Saulės sistemos ribų, mokslininkai yra priversti vadovautis vadinamuoju „žemai kabančių vaisių“ metodu. Iš esmės tai priklauso nuo to, ar planetos gali būti „potencialiai tinkamos gyventi“, atsižvelgiant į tai, ar jos bus pakankamai šiltos, kad jų paviršiuose būtų skysto vandens, ar tankiose atmosferose būtų pakankamai deguonies.
Tai yra pasekmė to, kad esami tolimųjų planetų tyrimo metodai iš esmės yra netiesioginiai ir kad Žemė yra tik viena planeta, kurią mes žinome ir kuri yra pajėgi palaikyti gyvybę. O kas, jei negarantuojama, kad planetos, kuriose yra daug deguonies, atneš gyvybę? Remiantis nauju Johns Hopkins universiteto komandos atliktu tyrimu, taip gali būti.
Rezultatai buvo paskelbti neseniai moksliniame žurnale paskelbtame tyrime, pavadintame „Atvėsusių egzoplanetų atmosferos dujų fazės chemija: laboratorinių modeliavimo įžvalgų“. ACS Žemė ir kosmosas Chemija. Siekdami įrodyti, kad deguonis nebūtinai yra gyvybės ženklas, siekdami savo tyrimo, laboratorijos aplinkoje imitavo nepaprastosios saulės planetų atmosferą.
Žemėje deguonies dujos sudaro apie 21% atmosferos ir atsirado dėl fotosintezės, kurios kulminacija tapo Didysis deguonies įvykis (maždaug prieš 2,45 milijardo metų). Šis įvykis drastiškai pakeitė Žemės atmosferos sudėtį, pereinant nuo azoto, anglies dioksido ir inertinių dujų sudarymo iki šiandien žinomo azoto ir deguonies mišinio.
Deguonies dujos, atsižvelgiant į jų svarbą kylant sudėtingesnėms gyvybės formoms, yra laikomos vienu iš svarbiausių biosignacijų, kai ieškoma galimų gyvybės požymių už Žemės ribų. Galų gale, deguonies dujos yra fotosintetinių organizmų (tokių kaip bakterijos ir augalai) rezultatas, jas sunaudoja sudėtingi gyvūnai, tokie kaip vabzdžiai ir žinduoliai.
Bet kai kalbame apie tai, daug kas yra tai, ko mokslininkai nežino apie tai, kaip skirtingi energijos šaltiniai sukelia chemines reakcijas ir kaip tos reakcijos gali sukurti tokius bioparakstus kaip deguonis. Nors tyrėjai kompiuteriuose vykdė fotocheminius modelius, kad galėtų numatyti, kokią egzoplanetų atmosferą galėtų sukurti, laboratorijos aplinkoje trūko realių modeliavimų.
Tyrimų komanda atliko modeliavimą, naudodama specialiai suprojektuotą „Planetary HAZE“ (PHAZER) kamerą Sarah Hörst, JHU Žemės ir planetų mokslų docento docento ir vieno iš pagrindinių autorių, esančių popieriuje. Tyrėjai pradėjo kurdami devynis skirtingus dujų mišinius, kad imituotų egzoplanetos atmosferą.
Šie mišiniai atitiko numatymus, susijusius su dviem labiausiai paplitusiais egzoplanetų tipais mūsų galaktikoje - superžemėmis ir mini-Neptūnais. Laikantis šių prognozių, kiekvienas mišinys buvo sudarytas iš anglies dioksido, vandens, amoniako ir metano, o po to pašildytas iki 27–370 ° C (80–700 ° F).
Tada komanda suleido kiekvieną mišinį į PHAZER kamerą ir veikė viena iš dviejų energijos formų, kurios, kaip žinoma, sukelia atmosferos chemines reakcijas - kintamos srovės plazma ir ultravioletinė šviesa. Anksčiau imituojant elektrinę veiklą, pavyzdžiui, žaibus ar energetines daleles, ultravioletinėje šviesoje imituota saulės šviesa - pagrindinis Saulės sistemos cheminių reakcijų variklis.
Tris dienas nepertraukiamai vykdydami eksperimentą, kuris atitinka, kiek laiko atmosferos dujos bus veikiamos energijos šaltinio kosmose, tyrėjai išmatavo ir identifikavo gautas molekules masės spektrometru. Jie nustatė, kad pagal kelis scenarijus buvo gaminamos deguonies ir organinės molekulės. Tai buvo formaldehidas ir vandenilio cianidas, kurie gali sukelti aminorūgščių ir cukraus gamybą.
Trumpai tariant, komanda sugebėjo parodyti, kad deguonies dujos ir žaliavos, iš kurių galėtų kilti gyvybė, gali būti sukurtos vykdant paprastas chemines reakcijas. Kaip aiškino pagrindinis tyrimo autorius Chao He:
„Žmonės įpratę manyti, kad deguonis ir organinės medžiagos yra kartu, rodo gyvybę, tačiau mes juos gavome abiotiškai keliuose modeliavimuose. Tai rodo, kad net ir visuotinai priimtų dviejų parašų buvimas gali būti klaidingai teigiamas visą gyvenimą. “
Šis tyrimas gali turėti reikšmingų padarinių ieškant gyvenimo už mūsų Saulės sistemos ribų. Ateityje naujos kartos teleskopai suteiks mums galimybę tiesiogiai vaizduoti egzoplanetas ir gauti spektrus iš jų atmosferos. Kai tai atsitiks, gali tekti iš naujo apsvarstyti deguonies buvimą kaip galimą gyvenimo būdo ženklą. Laimei, vis dar yra daugybė potencialių biosignacijų, kurių reikia ieškoti!
