Dabar žinome, kad visata užpildyta planetomis. Vienu vertinimu, yra daugiau nei 20 milijardų į Žemę panašių pasaulių vien mūsų galaktikoje. Tačiau kiek iš jų gali turėti gyvybę? Ir kaip mes žinotume, ar jie tai daro? Nebent jie mums tiesiogiai atsiųs labai aiškią žinią, greičiausiai egzoplanetos gyvybę atrasime pažvelgę į jų atmosferą.
Jau aptikome atmosferą aplink kelias dideles egzoplanetas, o kai bus paleistas James Webb teleskopas, turėtume sugebėti ištirti Žemės dydžio egzoplanetų atmosferas. Bet ką turėtume pamatyti, kad patvirtintume gyvybės buvimą?
Žemės gyvybė priklauso nuo plono deguonies prisotinto oro sluoksnio. Autorius: NASA
Vienas iš stipriausių kandidatų buvo deguonis. Žemėje jį sukuria gyvi organizmai fotosintezės būdu ir sudaro apie 21% mūsų atmosferos. Deguonį taip pat gana lengva aptikti pagal jo spektrinį parašą. Tai taip pat reaktyvus elementas, todėl jį turi papildyti gyvi dalykai. Taigi, jei Žemės dydžio gyvenamosios zonos egzoplanetos atmosferoje rastume deguonies ir vandens, tai tikrai būtų įtikinamas nežemiškos gyvybės įrodymas. Tačiau, kaip rodo neseniai atliktas tyrimas, nepakanka rasti deguonies ir vandens.
Yra keletas būdų, kaip planeta įgyti deguonies turtingą atmosferą be gyvybės. Kreditas: J. Krissansen-Totton
Tyrimas rodo, kad negalime pasikliauti Žeme kaip standartiniu planetos atmosferos evoliucijos modeliu. Ankstyvojoje Žemėje buvo deguonies stokojanti atmosfera. Ankstyvosios gyvybės formos sukūrė deguonį kaip atliekų produktą. Tik po fotosintezės evoliucijos atmosferos deguonies tapo daug. Taigi Žemėje deguonies padidėjimas yra tiesioginis antžeminės gyvybės rezultatas. Tačiau mūsų kelias į deguonį nėra vienintelis galimas kelias, ypač planetoms, kurios skrieja aplink raudonąją nykštukinę žvaigždę.
Nors vandenilis yra pats gausiausias elementas visatoje, tikimasi, kad uolinėse planetose deguonis bus paplitęs kartu su anglimi ir azotu. Taigi greičiausiai rasime junginių, tokių kaip vanduo (H2O), anglies dioksidas (CO2) ir azoto (N2) beveik kiekvieno potencialiai tinkančio gyventi pasaulio atmosferoje. Laisvas deguonis gali būti išlaisvintas iš vandens ir anglies dioksido biologiškai, kaip ir Žemėje, tačiau mokslininkai nustatė tris scenarijus, kai laisvas deguonis atsiranda geologiškai.
Menininkas TRAPPIST-1 sistemos vaizdas. Autoriai: NASA/JPL-Caltech
Komanda daugiausia dėmesio skyrė raudonųjų nykštukų žvaigždžių planetoms. Raudonosios nykštukės sudaro apie 75 % mūsų galaktikos žvaigždžių, todėl dauguma potencialiai tinkamų gyventi pasaulių greičiausiai skris aplink raudonąją nykštukę. Tačiau raudonieji nykštukai labai skiriasi nuo Žemės saulės. Jie yra mažesni, todėl užtrunka ilgiau, kol iš protožvaigždės pereina į pagrindinės sekos žvaigždę. Jie gali skleisti didelius saulės blyksnius, kurie galėtų panaikinti artimos orbitos planetos atmosferą. Jie taip pat skleidžia daug mažiau ultravioletinės šviesos, kuri gali jonizuoti atomus ir suskaidyti molekules.
Pasirodo, tai dramatiškai pakeičia planetos atmosferos evoliuciją. Jei raudonosios nykštukinės planetos anglies ir azoto santykis yra didelis, greičiausiai ji patenka į išbėgusią šiltnamio būseną su tiršta anglies dioksido atmosfera ir laisvu deguonimi. Jei tai vandens pasaulis, deguonis išsiskiria iš vandens garų viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Jei tai sausa planeta, tai deguonis lieka atmosferoje kartu su azotu ir CO2. Visi šie trys atvejai turėtų deguonies ženklą, kai juos stebi mūsų teleskopai, nors jie nebūtinai turi gyvybę. Raudonosiose nykštukinėse planetose deguonies buvimas gali būti klaidingai teigiamas.
Įdomu tai, kad tyrimas taip pat parodė, kad tokie scenarijai yra daug mažiau tikėtini didesnėms, labiau į Saulę panašioms žvaigždėms. Jei rasime laisvo deguonies aplink planetą, skriejančią aplink Saulę panašią žvaigždę, tai gali būti rimtas gyvybės įrodymas. Šio tyrimo rezultatas yra tas, kad rasti gyvybę kitose planetose yra sudėtinga. Per ateinančius kelerius metus rinkdami gąsdinančius įrodymus, turime nepamiršti būti atsargiems ir per greitai tvirtinti, kad radome gyvybės ženklų.
Nuoroda:Krissansen-Totton, Joshua ir kt. “ Nauji deguonies klaidingi teigiami rezultatai gyvenamosios zonos planetose .AGU pažanga2.2 (2021): 2576.