Zdaj vemo, da je vesolje polno planetov. Po eni oceni obstajajo samo v naši galaksiji več kot 20 milijard Zemlji podobnih svetov. Toda koliko jih bo verjetno imelo življenje? In kako bi vedeli, če to storijo? Razen če nam slučajno neposredno pošljejo zelo jasno sporočilo, je najverjetnejši način, da odkrijemo življenje eksoplanetov, tako, da pogledamo njihovo atmosfero.
Zaznali smo že atmosfere okoli nekaj velikih eksoplanetov, in ko bo izstreljen teleskop James Webb, bi morali biti sposobni preučevati atmosfero eksoplanetov velikosti Zemlje. Toda kaj bi morali videti, da bi potrdili prisotnost življenja?
Kopensko življenje je odvisno od tanke plasti zraka, bogatega s kisikom. Zasluge: NASA
Eden od močnih kandidatov je kisik. Na Zemlji ga ustvarjajo živi organizmi s fotosintezo in predstavlja približno 21 % naše atmosfere. Kisik je dokaj enostavno zaznati tudi po njegovem spektralnem podpisu. Je tudi reaktiven element, zato ga je treba napolniti z živimi bitji. Če bi torej našli kisik in vodo v ozračju eksoplaneta bivalnega območja velikosti Zemlje, bi bil to zagotovo prepričljiv dokaz nezemeljskega življenja. Toda kot kaže nedavna študija, iskanje kisika in vode ni dovolj.
Obstaja več načinov, kako planet brez življenja pridobi ozračje, bogato s kisikom. Zasluge: J. Krissansen-Totton
Študija kaže, da se ne moremo zanesti na Zemljo kot na standardni model za atmosferski razvoj planeta. Zgodnja Zemlja je imela ozračje, revno s kisikom. Zgodnje življenjske oblike so ustvarile kisik kot odpadni produkt. Šele po razvoju fotosinteze je atmosferskega kisika postalo veliko. Torej je za Zemljo porast kisika neposredna posledica zemeljskega življenja. Toda naša pot do kisika ni edina možna pot, zlasti za planete, ki krožijo okoli zvezde rdeče pritlikave.
Medtem ko je vodik daleč najpogostejši element v vesolju, se pričakuje, da bo kisik, skupaj z ogljikom in dušikom, pogost na skalnatih planetih. Torej bomo verjetno našli spojine, kot je voda (H2O), ogljikov dioksid (CO2) in dušik (N2) v ozračju skoraj vsakega potencialno bivalnega sveta. Prosti kisik bi se lahko sprostil iz vode in ogljikovega dioksida biološko, kot je na Zemlji, vendar so raziskovalci našli tri scenarije, kjer se prosti kisik pojavlja geološko.
Umetniški pogled na sistem TRAPPIST-1. Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Ekipa se je osredotočila na planete rdečih pritlikavih zvezd. Rdeči palčki predstavljajo približno 75 % zvezd v naši galaksiji, zato bo večina potencialno bivalnih svetov verjetno krožila okoli rdečega pritlikavka. Toda rdeči palčki se zelo razlikujejo od zemeljskega Sonca. Manjši so in zato traja dlje, da se premaknejo iz protozvezde v zvezdo glavnega zaporedja. Lahko oddajajo velike sončne izbruhe, ki bi lahko delovale pri odstranjevanju atmosfere planeta, ki je blizu orbiti. Prav tako oddajajo veliko manj ultravijolične svetlobe, ki lahko ionizira atome in razbije molekule.
Izkazalo se je, da to dramatično spremeni razvoj atmosfere planeta. Če ima planet rdeče pritlikave visoko razmerje med ogljikom in dušikom, potem verjetno vstopi v pobegno stanje tople grede z gosto atmosfero ogljikovega dioksida in prostim kisikom. Če gre za vodni svet, se kisik sprosti iz vodne pare v zgornji atmosferi. Če je planet suh, potem kisik ostane v atmosferi skupaj z dušikom in CO2. Vsi ti trije primeri bi imeli kisikov podpis, če bi jih opazovali naši teleskopi, čeprav nimajo nujno življenja. Za planete rdeče pritlikave bi lahko bila prisotnost kisika lažno pozitivna.
Zanimivo je, da je študija tudi pokazala, da so ti scenariji veliko manj verjetni za večje, bolj Soncu podobne zvezde. Če najdemo prosti kisik okoli planeta, ki kroži okoli Soncu podobni zvezdi, je to lahko močan dokaz življenja. Rezultat te raziskave je, da je iskanje življenja na drugih planetih zapleteno. Ko bomo v naslednjih nekaj letih zbirali privlačne dokaze, se moramo spomniti, da moramo biti previdni pri prehitro trditvi, da smo našli znake življenja.
Referenca:Krissansen-Totton, Joshua, et al. “ Nove napačne vrednosti kisika na planetih v bivalnih conah .'AGU napredek2.2 (2021): 2576.