Cenšoties atrast dzīvības pierādījumus ārpus mūsu Saules sistēmas, zinātnieki ir spiesti izvēlēties tā dēvēto “zemu karojošo augļu” pieeju. Būtībā tas ir atkarīgs no tā, vai planētas varētu būt “potenciāli apdzīvojamas”, pamatojoties uz to, vai tās būtu pietiekami siltas, lai uz to virsmām būtu šķidrs ūdens un blīva atmosfēra ar pietiekamu skābekļa daudzumu.
Tās ir sekas faktam, ka esošās tālu planētu izpētes metodes lielā mērā ir netiešas un ka Zeme ir tikai viena planēta, par kuru mēs zinām, kas spēj uzturēt dzīvību. Bet ko tad, ja planētām, kurās ir daudz skābekļa, netiek garantēta dzīvības rašanās? Saskaņā ar jaunu pētījumu, ko veica Džona Hopkinsa universitātes komanda, ļoti iespējams, ka tas tā ir.
Rezultāti tika publicēti pētījumā ar nosaukumu “Atdzesētu eksoplanētu atmosfēras gāzu fāžu ķīmija: ieskats no laboratorijas simulācijām”, kas nesen tika publicēts zinātniskajā žurnālā ACS Zeme un kosmoss Ķīmija. Sava pētījuma nolūkā komanda laboratorijas vidē simulēja ārpus Saules planētu esošo atmosfēru, lai parādītu, ka skābeklis nebūt nav dzīvības pazīme.
Uz Zemes skābekļa gāze veido aptuveni 21% no atmosfēras un radās fotosintēzes rezultātā, kuras kulminācija bija lielie skābekļa veidošanās notikumi (apmēram 2,45 miljardi gadu atpakaļ). Šis notikums krasi mainīja Zemes atmosfēras sastāvu, pārejot no slāpekļa, oglekļa dioksīda un inerto gāzu sastāva uz šodien zināmo slāpekļa un skābekļa maisījumu.
Tā kā skābekļa gāze ir svarīga sarežģītu dzīvības formu pieaugumam uz Zemes, tā tiek uzskatīta par vienu no vissvarīgākajiem bioparakstiem, meklējot iespējamās dzīves norādes ārpus Zemes. Galu galā skābekļa gāze ir fotosintētisko organismu (piemēram, baktēriju un augu) rezultāts, un to patērē sarežģīti dzīvnieki, piemēram, kukaiņi un zīdītāji.
Bet, runājot par to, ir daudz tā, ka zinātnieki nezina par to, kā dažādi enerģijas avoti ierosina ķīmiskās reakcijas un kā šīs reakcijas var radīt tādus biosignālus kā skābeklis. Kamēr pētnieki datoros ir vadījuši fotoķīmiskos modeļus, lai prognozētu, kādu eksoplanetu atmosfēru varētu radīt, laboratorijas vidē trūkst reālu simulāciju.
Pētnieku grupa veica savas simulācijas, izmantojot speciāli izveidoto Planetary HAZE (PHAZER) kameru Sāras Hērstas, JHU Zemes un planētu zinātņu docentes un vienas no galvenajiem autoriem uz papīra, laboratorijā. Pētnieki sāka ar deviņu dažādu gāzes maisījumu izveidi, lai modelētu eksoplanetu atmosfēru.
Šie maisījumi saskanēja ar prognozēm, kas tika izteiktas par diviem visizplatītākajiem eksoplanētu veidiem mūsu galaktikā - Super-Earths un mini-Neptunes. Saskaņā ar šīm prognozēm katrs maisījums sastāvēja no oglekļa dioksīda, ūdens, amonjaka un metāna, un pēc tam to uzsildīja līdz temperatūrai no 27 līdz 370 ° C (80 līdz 700 ° F).
Pēc tam komanda ievadīja katru maisījumu PHAZER kamerā un pakļāva tos vienam no diviem enerģijas veidiem, kas, kā zināms, izraisa atmosfēras ķīmiskās reakcijas - plazmai no maiņstrāvas un ultravioletās gaismas. Kamēr iepriekšējās imitētās elektriskās aktivitātes, piemēram, zibens vai enerģētiskās daļiņas, UV gaisma imitēja saules gaismu - galveno Saules sistēmas ķīmisko reakciju virzītāju.
Pēc eksperimenta nepārtrauktas trīs dienas ilgam, kas atbilst tam, cik ilgi atmosfēras gāzes tiks pakļautas enerģijas avotam kosmosā, pētnieki izmērīja un identificēja iegūtās molekulas ar masas spektrometru. Viņi atklāja, ka vairākos gadījumos tika ražotas skābekļa un organiskās molekulas. Tajos ietilpa formaldehīds un ciānūdeņradis, kas var izraisīt aminoskābju un cukuru ražošanu.
Īsāk sakot, komanda spēja parādīt, ka gan skābekļa gāzi, gan izejvielas, no kurām varētu rasties dzīvība, var radīt ar vienkāršu ķīmisku reakciju palīdzību. Kā skaidroja pētījuma galvenais autors Čao He:
“Cilvēki mēdza domāt, ka skābekļa un organisko savienojumu klātbūtne norāda uz dzīvību, bet mēs tos abiotiski ražojām vairākās simulācijās. Tas liek domāt, ka pat vispārpieņemtu bioparakstu līdzāspastāvēšana varētu būt kļūdaini pozitīva dzīvei. ”
Šim pētījumam varētu būt būtiska ietekme uz dzīves meklēšanu ārpus mūsu Saules sistēmas. Nākotnē nākamās paaudzes teleskopi mums dos iespēju tieši attēlot eksoplanetes un iegūt spektrus no viņu atmosfēras. Kad tas notiek, skābekļa klātbūtne, iespējams, ir jāpārdomā kā potenciāla apdzīvojamības zīme. Par laimi, joprojām ir daudz potenciālo bioparakstu, ko meklēt!
