_ Vom știi dacă TRAPPIST-1e are viață?

Căutarea planetelor extrasolare trece în prezent printr-o schimbare seismică. Odată cu desfășurarea telescopului spațial Kepler și a satelitului de cercetare exoplanetă în tranziție (TESS), oamenii de știință au descoperit mii de exoplanete, dintre care majoritatea au fost detectate și confirmate folosind metode indirecte.

Dar în ultimii ani și cu lansarea telescopului spațial James Webb (JWST), domeniul a făcut tranziția către unul de caracterizare. În acest proces, oamenii de știință se bazează pe spectrele de emisie din atmosferele exoplanetelor pentru a căuta semnăturile chimice pe care le asociem vieții (biosemnături).

Cu toate acestea, există unele controverse cu privire la tipurile de semnături pe care oamenii de știință ar trebui să le caute. În esență, astrobiologia folosește viața de pe Pământ ca șablon atunci când caută indicii ale vieții extraterestre, la fel ca vânătorii de exoplanete folosesc Pământul ca standard pentru măsurarea „habitabilitatii”.

Dar așa cum au subliniat mulți oameni de știință, viața pe Pământ și mediul său natural au evoluat considerabil de-a lungul timpului. Într-o lucrare recentă postată pe serverul de pretipărire arXiv, o echipă internațională a demonstrat modul în care astrobiologii ar putea căuta viața pe TRAPPIST-1e pe baza a ceea ce a existat pe Pământ cu miliarde de ani în urmă.

Echipa era formată din astronomi și astrobiologi. de la Global Systems Institute și de la Departamentele de Fizică și Astronomie, Matematică și Statistică și Științe ale Naturii de la Universitatea din Exeter. Lor li s-au alăturat cercetătorii de la Școala de Științe Pământului și Oceanului de la Universitatea Victoria și Muzeul de Istorie Naturală din Londra.

Hârtia care descrie descoperirile lor, „Biosemnături din pre-oxygen photosynthesizing life on TRAPPIST -1e”, va fi publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Sistemul TRAPPIST-1 a fost punctul focal al atenției încă de când astronomii au confirmat prezența a trei exoplanete în 2016, care au crescut. la șapte până în anul următor. Fiind unul dintre multele sisteme cu o stea părinte de tip M (pitică roșie) mai rece, de masă mică, există întrebări nerezolvate despre dacă vreuna dintre planetele sale ar putea fi locuibilă. O mare parte din aceasta se referă la natura variabilă și instabilă a piticelor roșii, care sunt predispuse la activitate de erupție și este posibil să nu producă suficienti fotoni necesari pentru a alimenta fotosinteza.

Cu atâtea planete stâncoase găsite în jurul sorilor pitici roșii, inclusiv cea mai apropiată exoplanetă de sistemul nostru solar (Proxima b), mulți astronomi consideră că aceste sisteme ar fi locul ideal pentru a căuta viața extraterestră. În același timp, ei au subliniat, de asemenea, că aceste planete ar trebui să aibă atmosfere groase, câmpuri magnetice intrinseci, suficiente mecanisme de transfer de căldură sau toate cele de mai sus. Determinarea dacă exoplanetele au aceste condiții prealabile pentru viață este ceva pe care se așteaptă să îl permită JWST și alte telescoape de ultimă generație, cum ar fi telescopul extrem de mare (ELT) propus de ESO.

Dar chiar și cu acestea și altele viitoare. -instrumente de generare, mai rămâne întrebarea ce biosemnături ar trebui să căutăm. După cum am menționat, planeta noastră, atmosfera ei și toată viața așa cum o cunoaștem au evoluat considerabil în ultimele 4 miliarde de ani. În timpul Eonului arhean (cu aproximativ 4 până la 2,5 miliarde de ani în urmă), atmosfera Pământului a fost compusă predominant din dioxid de carbon, metan și gaze vulcanice și existau puțin mai mult decât microorganisme anaerobe. Numai în ultimii 1,62 miliarde de ani a apărut prima viață multicelulară și a evoluat până la complexitatea ei actuală.

În plus, numărul de pași evolutivi (și potențiala lor dificultate) necesari pentru a ajunge la niveluri mai mari de complexitate înseamnă că multe planete nu pot dezvolta niciodată viață complexă. Acest lucru este în concordanță cu Ipoteza Marelui Filtru, care afirmă că, deși viața poate fi obișnuită în univers, viața avansată poate să nu fie. Ca rezultat, biosferele microbiene simple similare cu cele care au existat în timpul Archeanului ar putea fi cele mai comune. Prin urmare, cheia este să efectuăm căutări care să izola biosemnăturile în concordanță cu viața primitivă și condițiile care erau comune Pământului cu miliarde de ani în urmă.

Așa cum dr. Jake Eager-Nash, cercetător postdoctoral la Universitatea din Victoria și autorul principal al studiului, au explicat Universe Today prin e-mail:

„Cred că istoria Pământului oferă multe exemple despre cum ar putea arăta exoplanetele locuite și este important să înțelegem biosemnăturile în contextul istoriei Pământului, deoarece nu avem alte exemple despre cum ar arăta viața de pe alte planete. a evoluat și a devenit producătorul primar dominant, concentrațiile de oxigen erau foarte scăzute. Deci, dacă planetele locuite urmează o traiectorie similară către Pământ, ar putea petrece mult timp într-o perioadă ca aceasta fără biosemnături de oxigen și ozon, așa că este important să înțelegem ce arhean. biosemnăturile arată ca.”

Pentru studiul lor, echipa a creat un model care a luat în considerare condițiile asemănătoare arheene și modul în care prezența formelor de viață timpurii ar consuma unele elemente în timp ce adaugă altele. Acest lucru a dat un model în care bacteriile simple care trăiesc în oceane consumă molecule precum hidrogenul (H) sau monoxidul de carbon (CO), creând carbohidrați ca sursă de energie și metan (CH4) ca deșeu. Apoi au luat în considerare modul în care gazele ar fi schimbate între ocean și atmosferă, ceea ce duce la concentrații mai scăzute de H și CO și concentrații mai mari de CH4. Eager-Nash a spus:

„Se crede că biosemnăturile asemănătoare arheilor necesită prezența metanului, dioxidului de carbon și vaporilor de apă, precum și absența monoxidului de carbon. Acest lucru se datorează faptului că vaporii de apă dă un indiciu că există apă, în timp ce o atmosferă atât cu metan, cât și cu monoxid de carbon indică că atmosfera este în dezechilibru, ceea ce înseamnă că ambele aceste specii nu ar trebui să existe împreună în atmosferă, deoarece chimia atmosferică le-ar transforma pe toate una în alta. , cu excepția cazului în care există ceva, cum ar fi viața, care menține acest dezechilibru. Absența monoxidului de carbon este importantă, deoarece se crede că viața ar evolua rapid o modalitate de a consuma această sursă de energie.”

Când concentrația de gaze. este mai sus în atmosferă, gazul se va dizolva în ocean, realizând hidrogenul și monoxidul de carbon consumat de formele simple de viață. Pe măsură ce nivelul de metan produs biologic crește în ocean, acesta va fi eliberat în atmosferă, unde se produce chimie suplimentare și diferite gaze sunt transportate în jurul planetei. Din aceasta, echipa a obținut o compoziție generală a atmosferei pentru a prezice ce biosemnături ar putea fi detectate.

„Ceea ce descoperim este că monoxidul de carbon este probabil să fie prezent în atmosfera unei planete asemănătoare Archeanului care orbitează. un M-Dwarf”, a spus Eager-Nash. „Acest lucru se datorează faptului că steaua gazdă conduce la chimie care duce la concentrații mai mari de monoxid de carbon în comparație cu o planetă care orbitează în jurul Soarelui, chiar și atunci când aveți acest [compus] consumator de viață.”

De ani de zile, oamenii de știință s-au gândit la modul în care o zonă locuibilă circumsolară (CHZ) ar putea fi extinsă pentru a include condiții asemănătoare Pământului din perioadele geologice anterioare. În mod similar, astrobiologii au lucrat pentru a arunca o plasă mai largă asupra tipurilor de biosemnături asociate cu forme de viață mai vechi (cum ar fi organismele retiniene-fotosintetice). În acest ultim studiu, Eager-Nash și colegii săi au stabilit o serie de semnături biologice (apă, monoxid de carbon și metan) care ar putea duce la descoperirea vieții pe planetele stâncoase din epoca arheană care orbitează în jurul sorilor asemănătoare soarelui și piticilor roșii.

(Fluierul)