2016.03.08. - Életjelek vagy illúzió? Félrevezető biomarkerek azonosítása

Egy új kutatás segít azoknak a biomarkereknek a beazonosításában, amelyek alapján arra következtethetünk, hogy más csillagok körül keringő bolygókon lehetséges-e az élet valamilyen formája.

A közeljövő nagy teljesítményű (űr)távcsövei, például a tervek szerint 2018-ban startoló Webb-űrteleszkóp segítségével a kutatók egy sereg exobolygó esetében vizsgálhatják majd az élet jelenlétére utaló jeleket. Ilyen jel - ún. biomarker - lehet az oxigén jelenléte a tanulmányozott bolygó atmoszférájában. Kimutatása a gazdacsillag bolygó légkörén áthaladó fényének spektroszkópiai elemzésével lehetséges. Ehhez az kell, hogy a vizsgált exobolygó elhaladjon a csillaga előtt, azaz pályasíkja a látóirányunkba essen. A kutatás vezetője, Edward Schwieterman, a University of Washington PhD hallgatója szerint arra voltak kíváncsiak, hogy milyen észlelhető jelek vezethetik félre a témával foglalkozó csillagászokat, ezeket biomarker-imposztoroknak nevezték el. Mivel a Naprendszeren kívüli élet felfedezésének minden bizonnyal ma még beláthatatlan következményei lennének, teljesen biztosnak kell lennünk abban, hogy amit látunk, az valóban az élet jelenlétére utaló jel.

A Földön az oxigén majdnem teljes egészében a növények és algák fotoszintézise során jön létre, így bolygónkon az oxigén jelenléte valóban az élet virágzására utaló jel, azaz biomarker. Nem biztos azonban, hogy ez az univerzum más tartományaiban is így van. Schwieterman munkahelye, a Virtual Planetary Laboratory korábbi kutatásai már rámutattak arra, hogy vannak olyan bolygók, amelyeken az oxigén "abiotikusan" keletkezhet, azaz létrejöttéhez nem szükségesek élő organizmusok. Az abiotikus folyamatok a kis tömegű csillagok körül keringő bolygók esetében a legvalószínűbbek. Ezek a csillagok kisebbek, halványabbak is a Napnál, és a leggyakoribb égitestek az univerzumban.

Fantáziarajz a tőlünk mintegy 1200 fényévre lévő, a Lant csillagképben megfigyelhető csillag körül keringő Kepler-62e exobolygóról. A Naprendszeren kívüli élet jeleinek kutatása közben nagyon gondosan kell eljárnunk, mivel abiotikus folyamatok biomarkerként is értelmezhető, ám hamis jeleket eredményezhetnek.
[NASA]

Az első általuk azonosított abiotikus folyamat a szén-dioxid (CO₂) molekulának a csillag ultraibolya sugárzása általi szétrombolása, amelynek eredményeként oxigénatomok szabadulnak fel, ezek pedig kétatomos molekulákká (O₂) állnak össze, ilyenek alkotják a földi légkör jelentős részét is. A számítógépes modellezésből ráadásul az is kiderült, hogy ez a folyamat nem csak oxigént hoz létre, de jelentős mennyiségű és így potenciálisan detektálható szén-monoxidot (CO) is. Tehát ha szén-dioxidot és szén-monoxidot is detektálunk egy exobolygó légkörében, Schwieterman szerint legalábbis fenntartással kell kezelnünk, hogy az oxigén jövőbeli detektálása valóban az élet jelenlétére utal-e.

Schwieterman és munkatársai azt is megállapították, hogy hasonló módon keletkezhet oxigén a vízmolekulákból is. A csillagfény által felbontott H₂O molekulák hidrogénje elszökhet, nagy mennyiségű oxigént hátrahagyva, sokkal többet, mint amennyi a földi légkörben valaha is volt. Ebben az esetben Schwieterman szerint az oxigénmolekulák gyakran ütköznek egymással, aminek eredményeként instabil O₄ molekulák jöhetnek létre, ezek spektroszkópiai jelei pedig szintén detektálhatók lehetnek a tranzitok során, de még inkább a visszavert fényben. Sok O₄ jelenléte arra utalhat, hogy a vizsgált bolygó légkörében jóval több oxigén lehet, mint amennyi biológiai folyamatok során keletkezhetne.

Victoria Meadows, a Virtual Planetary Laboratory vezetője szerint a kutatás azért rendkívül fontos, mert a biomarker-imposztorok nagyon gyakoriak lehetnek a kis tömegű csillagok körül keringő bolygók légkörben, a következő évtizedben pedig pontosan ezen csillagok bolygóinál fogjuk keresni az élet jeleit.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.03.01.