En ny oppskrift leting etter utenomjordisk liv

For de fleste arter av liv i universet oksygen kan være dødelig gift. Men, merkelig nok, det kan i stor grad forenkle søk etter slikt liv for astrobiologene. Tenk deg at du får i tidsmaskinen, som ikke bare vil være i stand til å reise i milliarder av år, men også for å overvinne lyset målene i rommet, alle for å finne liv i universet. Hvorfor ville du begynne søket? Forskernes anbefalinger kan overraske deg.

En ny oppskrift leting etter utenomjordisk liv

Ved første, tror du at livet kan være lik den kjente jordiske liv: gress, trær, romping dyr på vannhull under blå himmel og gult søn Men dette er feil tankegang. Astronomer, gjennomføre en folketelling av planetene i Melkeveien, er tilbøyelig til å tro at en stor del av livet i universet eksisterer på verdener som kretser røde dvergstjerner, som er mindre, men mer tallrike enn stjerner som vår sø Delvis på grunn av denne overflod av astronomer må studere dem med all flid. Ta for eksempel en rød dverg Trappist-1, som er bare 40 lysår unna. I 2017, astronomer oppdaget som dreier seg om det minst syv jordlignende planeter. Mange nye observatorier - ledet av NASA stjerne James Webb Space Telescope - vil begynne drift i 2019 og vil være i stand til å utforske planetene Trappist-1 system, så vel som mange andre planetene i røde dvergstjerner på leting etter liv.

I mellomtiden, ingen vet sikkert at du vil finne ved å besøke en av disse merkelige verdener på din maskin av rom-tid, men hvis planeten er lik Jorden, er det sannsynlig at du vil finne mikrober, snarere enn attraktiv megafauna. En studie publisert 24 januar i Science fremskritt, viser at denne merkelige faktum kan bety å søke etter romvesener. En av forfatterne av David Katling, en atmosfærisk kjemiker ved University of Washington i Seattle, ser inn i historien til planeten vår, for å utvikle en ny oppskrift for å søke etter encellet liv på fjerne verdener i nær fremtid. Hvem i all verden mye av livet er mikrobiell, og grundig lesning av fossile og geokjemiske data viser verden at det alltid har vært. Organismer som dyr og planter - samt oksygen at disse plantene produserer til de dyrene de pustet - et relativt nytt fenomen som dukket opp i det siste halv milliard år. Før det, av de fire milliarder år av jordens historie, er de to milliarder første årene av planeten vår holdt som en "gjørmete verden" under kontroll av metanspisende bakterier som oksygen var ikke en livgivende gass og dødelig gift. Utviklingen av foto cyanobakterier bestemt skjebnen til de neste to milliarder år gamle, og "metanogenovye" mikrober ble drevet inn i de mørke steder hvor han ikke kunne få oksygen - jordiske grotter, dype sumper og andre mørke områder der de bor i dag. Cyanobakterier gradvis Plant for the Planet, sakte fylt atmosfæren med oksygen, og det la grunnlaget for den moderne verden. Hvis du har besøkt planeten vår i bilen sin, i alle disse årene, da ni av ti ganger vil du kun finne encellede alger liv og risikerte å kveles i oksygenfattig luft.

Dette skaper problemer for forskere som håper å bruke teleskopet James Webb (i stedet for en tidsmaskin) for å søke etter andre verdener til liv. Molekylene i atmosfæren av planeten kan absorbere gjennomfallende lys stjerne, hvorved avtrykk av lys som produseres, som kan oppdage astronomer. Overflod av oksygen i atmosfæren til planeten - en av de mest åpenbare tegn på en mulig liv, fordi vi skaper den uten biologi er ikke veldig lett. Ifølge astrobiologene, kan det være svært reaktiv gass "biosignatur" fordi ved høye konsentrasjoner er det "ute av balanse" med omgivelsene. Oksygen, som regel faller ut av luften i form av rust og andre oksidasjoner på metall, og ikke oppbevares i gassform, så hvis mye av noe - muligens foto liv - må stadig fylle den. Men hvis vi tar som et eksempel på planeten vår, astrobiologene erkjenner at oksygen kan være det siste de vil finne - genetikk sier at komplekset fotosyntese av oksygen produksjonsprosessen ble oppfunnet av cyanobakterier som en uvanlig evolusjonær innovasjon som har blitt funnet bare én gang i løpet av den lange historien av jorden biosfæren. Følgelig ville enhver jeger for liv på andre planeter se gjennom teleskopet linsen er sannsynlig anoksisk planet. Hvilke andre biosignatur kan søke en jeger? Foreløpig den beste måten å finne svaret - tilbake i vår tidsmaskin. Bare denne gangen vil det være den virtuelle datamodellen, som er nedsenket i de utilgjengelige dypet av anoksisk jordens siste (eller nåværende fremmed verden), utforsker muligheten for gass kjemi i atmosfæren og havet, noe som kan skje. Ved hjelp av data fra de gamle steiner og andre modeller for utvelgelse av de beste forutsetninger om miljøkjemi av jorden tre milliarder år siden, kan datamaskinen se de åpenbare ubalanser - mulige biosignatur. Egentlig, det gjorde Katling jobbe med Joshua Krissansen-Totton og Stephanie Olson ved University of California i Riverside.

Deres "tidsmaskin" er et numerisk anslag av det store volum av luft som er fanget i et gjennomsiktig eske med et stort åpent hav ved bunnen av boksen; datamaskinen beregner ganske enkelt de gasser som inneholdes i boksen vil reagere og blandet over tid. Til syvende og sist, samvirkende gasser anvendes all den "fri energi" i boksen og nådde likevekt - når reaksjonen vil kreve ekstra energi fra utsiden, som om oppbrukt soda. Sammenligning av cocktail av gasser utmattet fra en travel mix, låst i en boks i utgangspunktet, kan forskerne beregne nøyaktig hvor og når atmosfæren i verden var i balanse. Denne tilnærmingen kan reprodusere den mest åpenbare eksempel på atmosfærisk ubalanse som eksisterer i vår planet - tilstedeværelsen av oksygen og metan spor. Enkel kjemi viser at disse gassene ikke trenger å eksistere i lang tid, men de eksistere i verden som gjør det klart at noe puster og lever på planeten vår. Men uten oksygen modellen vil vise en helt annen oppførsel for den gamle jorden. "Vår studie gir svaret" på spørsmålet, hvordan finne anoksisk liv på jordlignende planeter, sier Katling. Mesteparten av livet er enkel - som bakterier - og de fleste av planetene har ennå ikke nådd det stadiet av mettet oksygen i atmosfæren. Kombinasjonen av forholdsvis vanlig karbondioksyd og metan (i fravær av karbonmonoksyd) - er biosignatur slik verden.

Krissansen-Totton forklarer nærmere: "Tilstedeværelsen av metan og karbondioksyd samtidig - et uvanlig fenomen, fordi karbondioksid - er oksidert tilstand av karbon, og metan (som består av karbonatom bundet til fire hydrogenatomer), - tvert imot. Utfør disse to ekstreme former for oksidasjon i atmosfæren samtidig er det veldig vanskelig i fravær av liv. " Solid planet hav og mer enn 0, 1% av metan i atmosfæren bør betraktes som potensielt beboelig planet, forskere tror. Og hvis den atmosfæriske metan når nivået på 1% og høyere, i dette tilfellet planeten vil ikke "potensielt" og "mest sannsynlig" beboelig.

Jim Casting, atmosfærens kjemi ved University of Pennsylvania, sier at disse resultatene er "på sporet", til tross for at "ideen om at metan kan være biosignatur i anoksisk atmosfære, relativt gammel."

I tillegg Katling og hans medforfattere funnet sin metan signatur skal vise seg selv, og hvordan du kan skille det fra ikke-levende kilder. I deres modell, anoxid metanet i atmosfæren til jordkloden typen som vanligvis omsettes med karbondioksyd, som fremdeles befinner seg i luft, blandet med nitrogen og vanndamp, regn søl av tunge forbindelser. Ytterligere beregninger viste at ingen abiotiske (dvs. ikke-levende) metankilder på den faste planet ikke kan produsere nok gass til å hindre det - enten det er vulkan forurensning, kjemiske reaksjoner i dypvanns ventilene og til og med fallet av asteroide. Kun levende bakteriepopulasjonen mating på den metangassen kan forklares. Enda viktigere, selv om de abiotiske kilder gir nok metan, de nesten uunngåelig vil produsere mye karbonmonoksid - en gass som er giftig for dyr, men det er svært elsket av mange mikrober. Imidlertid kan metan og karbondioksid, i fravær av karbonmonoksyd, på et fast planet hav vel tolkes som et tegn på liv, er den ikke avhengig av oksygen. Dette er gode nyheter for astronomer. Telescope James Webb knapt i stand til direkte å påvise tilstedeværelse av oksygen på en potensielt beboelig planet, som vil se i løpet av sin misjon. Øyet kan skille synlig lys, men ser ikke radio eller røntgenstråler, er Webb visjon satt på et infrarødt spektrum - spektrum, som er ideelt for studiet av gamle stjerner og galakser, men godt kort av oksygen opptaket linjer, der de er spredt og sjeldne . Noen forskere frykter at jakten på livet vil måtte vente til andre, mer dyktige teleskoper. Men mens Webb ikke kan lett se oksygen, kan de infrarøde øyne perfekt ser tegn på en oksygen-fritt liv. Teleskop i stand til samtidig å detektere metan, karbondioksid og karbonmonoksid i atmosfæren av visse planeter nær røde dverger. For eksempel, i Trap 1 systemet.

Likevel er Webb usannsynlig å takle den viktigste delen av kriterier Katlinga - definisjonen av den relative mengde av hver gass - og ikke kan forstå, for eksempel hvorvidt det metan som produseres på en enkel planet Vulcan eller farting mikrober. Det er usannsynlig at Webb vil anoxid biosfæren på en planet under en rød Søn

Hva er mer viktig. Livet er mer viktig å søke enn oksygen.