Στις προσπάθειές τους να βρουν στοιχεία για τη ζωή πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα, οι επιστήμονες αναγκάζονται να ακολουθήσουν αυτό που είναι γνωστό ως «χαμηλή κρέμα». Βασικά, αυτό εξαρτάται από το να προσδιοριστεί εάν οι πλανήτες θα μπορούσαν να είναι «δυνητικά κατοικήσιμοι» με βάση το εάν θα ήσαν αρκετά ζεστοί για να έχουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους και πυκνές ατμόσφαιρες με αρκετό οξυγόνο.
Αυτό είναι συνέπεια του γεγονότος ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι για την εξέταση απομακρυσμένων πλανητών είναι σε μεγάλο βαθμό έμμεσες και ότι η Γη είναι μόνο ένας πλανήτης που γνωρίζουμε ότι είναι ικανός να υποστηρίξει τη ζωή. Αλλά τι γίνεται αν οι πλανήτες που έχουν άφθονο οξυγόνο δεν είναι εγγυημένο ότι παράγουν ζωή; Σύμφωνα με μια νέα μελέτη μιας ομάδας από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, αυτό μπορεί να συμβαίνει.
Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν σε μια μελέτη με τίτλο «Χημεία αερίου φάσης Cool Exoplanet Atmospheres: Insight from Laboratory Simulations», η οποία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό ACS Γη και διάστημα Χημεία. Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα προσομοίωσε την ατμόσφαιρα των ηλιακών πλανητών σε εργαστηριακό περιβάλλον για να δείξει ότι το οξυγόνο δεν είναι απαραίτητα σημάδι ζωής.
Στη Γη, το αέριο οξυγόνο αποτελεί περίπου το 21% της ατμόσφαιρας και προέκυψε ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, η οποία κατέληξε στο Μεγάλο Γεγονός Οξυγόνωσης (περίπου 2,45 δισεκατομμύρια χρόνια πριν). Αυτό το γεγονός άλλαξε δραστικά τη σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης, μεταβαίνοντας από ένα άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και αδρανή αέρια στο μείγμα αζώτου-οξυγόνου που γνωρίζουμε σήμερα.
Λόγω της σημασίας του για την άνοδο των σύνθετων μορφών ζωής στη Γη, το αέριο οξυγόνο θεωρείται μία από τις πιο σημαντικές βιογραφίες όταν αναζητούν πιθανές ενδείξεις ζωής πέρα από τη Γη. Εξάλλου, το αέριο οξυγόνο είναι το αποτέλεσμα φωτοσυνθετικών οργανισμών (όπως βακτήρια και φυτά) και καταναλώνεται από πολύπλοκα ζώα όπως έντομα και θηλαστικά.
Όμως, όταν φτάνει ακριβώς σε αυτό, υπάρχουν πολλά που οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν για το πώς διάφορες πηγές ενέργειας ξεκινούν χημικές αντιδράσεις και πώς αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να δημιουργήσουν βιογραφίες όπως το οξυγόνο. Ενώ οι ερευνητές έχουν εκτελέσει φωτοχημικά μοντέλα σε υπολογιστές για να προβλέψουν ποιες ατμόσφαιρες εξωπλανήτη θα μπορούσαν να δημιουργήσουν, δεν υπήρχαν πραγματικές προσομοιώσεις σε εργαστηριακό περιβάλλον.
Η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε τις προσομοιώσεις τους χρησιμοποιώντας τον ειδικά σχεδιασμένο θάλαμο Planetary HAZE (PHAZER) στο εργαστήριο της Sarah Hörst, βοηθού καθηγητή της Γης και των πλανητικών επιστημών στο JHU και ένας από τους βασικούς συγγραφείς στο χαρτί. Οι ερευνητές ξεκίνησαν δημιουργώντας εννέα διαφορετικά μείγματα αερίων για την προσομοίωση ατμοσφαιρών εξωπλανήτη.
Αυτά τα μίγματα ήταν σύμφωνα με τις προβλέψεις που έγιναν για τους δύο πιο συνηθισμένους τύπους εξωπλανήτη στον γαλαξία μας - το Super-Earths και τα mini-Neptunes. Σύμφωνα με αυτές τις προβλέψεις, κάθε μείγμα αποτελείται από διοξείδιο του άνθρακα, νερό, αμμωνία και μεθάνιο, και στη συνέχεια θερμαίνεται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 27 έως 370 ° C (80 έως 700 ° F).
Η ομάδα ένεσε έπειτα κάθε μείγμα στον θάλαμο PHAZER και τα εξέθεσε σε μία από τις δύο μορφές ενέργειας που είναι γνωστό ότι προκαλούν χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα - πλάσμα από εναλλασσόμενο ρεύμα και υπεριώδες φως. Ενώ οι πρώην προσομοιωμένες ηλεκτρικές δραστηριότητες όπως κεραυνός ή ενεργητικά σωματίδια, το φως UV προσομοίωσε το φως από τον Ήλιο - ο κύριος παράγοντας χημικών αντιδράσεων στο Ηλιακό Σύστημα.
Αφού διεξήγαγαν το πείραμα συνεχώς για τρεις ημέρες, το οποίο αντιστοιχεί στο πόσο καιρό τα ατμοσφαιρικά αέρια θα εκτίθενται σε μια πηγή ενέργειας στο διάστημα, οι ερευνητές μέτρησαν και ταυτοποίησαν τα προκύπτοντα μόρια με ένα φασματόμετρο μάζας. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι σε πολλά σενάρια παρήχθησαν οξυγόνο και οργανικά μόρια. Αυτά περιελάμβαναν φορμαλδεΰδη και υδροκυάνιο, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν στην παραγωγή αμινοξέων και σακχάρων.
Εν ολίγοις, η ομάδα μπόρεσε να αποδείξει ότι το αέριο οξυγόνο και οι πρώτες ύλες από τις οποίες θα μπορούσε να προκύψει ζωή θα μπορούσαν και οι δύο να δημιουργηθούν μέσω απλών χημικών αντιδράσεων. Όπως εξήγησε ο Chao He, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης:
«Οι άνθρωποι συνήθιζαν να υποδηλώνουν ότι το οξυγόνο και τα οργανικά που υπάρχουν μαζί δείχνουν τη ζωή, αλλά τα παρήγαμε αβιοτικά σε πολλαπλές προσομοιώσεις. Αυτό υποδηλώνει ότι ακόμη και η συνύπαρξη κοινώς αποδεκτών βιογραφιών θα μπορούσε να είναι ψευδώς θετικό για τη ζωή. "
Αυτή η μελέτη θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις όταν πρόκειται για αναζήτηση ζωής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα. Στο μέλλον, τα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς θα μας δώσουν τη δυνατότητα να απεικονίζουμε άμεσα εξωπλανήτες και να λαμβάνουμε φάσματα από την ατμόσφαιρά τους. Όταν συμβεί αυτό, η παρουσία οξυγόνου μπορεί να χρειαστεί να επανεξεταστεί ως πιθανό σημάδι για κατοικησιμότητα. Ευτυχώς, υπάρχουν ακόμα πολλές πιθανές βιογραφίες για αναζήτηση!
