På jorden er ilt et signaturbiprodukt af livet. Men hvad nu hvis astronomer fandt ilt i atmosfæren på en planet, der kredser om en fjern sol? Ville det bevise, at livet findes der? Ikke nødvendigvis, siger en ny undersøgelse.
Meget af iltet i Jordens atmosfære produceres af bittesmå marine organismer, såsom fytoplankton. Billede via Racing Extinction.
De fleste mennesker ved, at ilt er vigtigt for det jordiske liv. Mennesker og andre dyr indånder det. Grønalger, marine bakterier og Jordens overflod af planter producerer den. Cirka 20 procent af Jordens atmosfære er i øjeblikket sammensat af ilt, og den kendsgerning har ført til iltens rolle i astrobiologien som en Underskrift af livet. Med andre ord, hvis astronomer opdagede ilt i atmosfæren på en anden stenet planet som Jorden, der kredser om en fjern stjerne, ville de sandsynligvis betragte dette ilt som et stærkt signal om mulig liv på den planet. Men nu stiller en ny undersøgelse tvivl om den konklusion. Det viser, at der også kan frembringes ilt i fravær af liv… stammer, hvis du vil, fra en fremmed ulykker.
De nye peer-reviewede fund blev annonceret af Johns Hopkins University og offentliggjort i udgaven af 11. december 2018 af ACS Jord- og rumkemi.
Bedste nytårsgave nogensinde! EarthSky månekalender for 2019
Grundlæggende var forskerne i stand til at skabe både ilt og organiske forbindelser i simuleringer af eksoplanet-atmosfærer uden livets inddragelse. Eksperimenterne blev udført i laboratoriet hos Sarah Hörst, en lektor i jord- og planetvidenskab og medforfatter til det nye papir. Ved hjælp af kammeret Planet HAZE (PHAZER) testede de ni forskellige blandinger af gasser, der menes at eksistere i atmosfærerne i super-Jorden og mini-Neptun-exoplaneterne - verdener, der er større end Jorden, men mindre end Neptun. Hver blanding var sammensat af gasser såsom carbondioxid, vand, ammoniak og methan og opvarmet til temperaturer i området fra ca. 80 til 700 grader Fahrenheit.
Chao Han forklarer, hvordan PHAZER-kammeret fungerer. Billede via Chanapa Tantibanchachai.
En simuleret CO2-rig planetarisk atmosfære, der udsættes for en plasmaudladning i Sarah Hörst's laboratorium. Billede via Chao He.
Hver blanding blev udsat for to forskellige slags energi - plasma og UV-lys - der kan udløse kemiske reaktioner i planetariske atmosfærer. Plasma - stærkere end UV-lys - kan simulere elektriske aktiviteter som lyn og / eller energiske partikler, mens UV-lys skaber kemiske reaktioner i planetariske atmosfærer som dem på Jorden, Saturn og Pluto.
Eksperimenterne fik lov til at køre i tre dage, omtrent den samme tid, som de ville blive udsat for plasma eller UV-lys fra rummet, hvor de resulterende gasser derefter blev målt med et massespektrometer - som bruges til at identificere mængden og typen af kemikalier, der er til stede i en fysisk prøve.
Så hvad fandt forskerne?
De simulerede betingelser producerede både organiske molekyler og ilt, der kunne bygge sukkerarter og aminosyrer såsom formaldehyd og brintcyanid - råmaterialerne, hvorfra is kunne begynde. Ifølge Chao He, en assisterende forskningsforsker ved Johns Hopkins:
Folk plejede at antyde, at ilt og organiske stoffer, der er sammen, indikerer liv, men vi producerede dem abiotisk i flere simuleringer. Dette antyder, at selv co-tilstedeværelsen af almindeligt accepterede biosignaturer kan være en falsk positiv for livet.
Kunstnerens koncept af super-jorden-exoplaneten Gliese 667 Cb. I dette trestjernerssystem er værtsstjernen en ledsager til to andre stjerner med lav masse, set her i det fjerne. Hvis ilt findes i atmosfæren på en planet som denne, kan det - eller måske ikke - være bevis på liv. Billede via ESO.
Resultaterne er bestemt interessante, hvilket viser, at ilt faktisk kunne produceres uden involvering af nogen form for liv, men på samme tid indikerer, at livets byggesten - som liv kunne opstå fra - også let produceres. Det i sig selv er spændende, da det understøtter tanken om, at livet kunne begynde i mange forskellige miljøer, hvor forholdene er gunstige.
I 2015 fandt en anden undersøgelse af Norio Narita og kolleger en anden proces, der også kan producere ilt, involverende titaniumoxid - et oxideret metal, der katalyserer opdeling af vand i ilt og brint, når en planetoverflade udsættes for ultraviolet stråling. Selv så lidt som 0,05 procent titaniumoxid, der udgør overfladematerialer på en exoplanet, kunne producere iltniveauer svarende til det i Jordens atmosfære. Denne undersøgelse kan findes her.
Bundlinjen: At opdage ilt i atmosfæren i eksotplaneten superjord eller jordstørrelse ville være spændende - og muligvis bevis for livet - men denne nye forskning viser, at resultaterne allerede da skal ses meget omhyggeligt - som en advarsel. Oxygen kan faktisk komme fra levende organismer, som på Jorden, men det kan også være et tilfælde af et fremmed imødegåelse.
Kilde: Gasfasekemi med kølige exoplanet-atmosfærer: Indsigt fra laboratoriesimuleringer
Via Johns Hopkins University.