Međunarodni tim znanstvenika ispituje može li kemijski odnos između kisika (O₂) i ozona (O₃) u atmosferama egzoplaneta poslužiti kao ključan pokazatelj bioloških tragova.
Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Astronomy & Astrophysics, otvara put novim metodama prepoznavanja života izvan našeg planeta.
Kemija kao trag života
Jedan od najvećih izazova moderne astrobiologije jest prepoznati tzv. biopotpise, kemijske ili fizičke pokazatelje koji upućuju na postojanje života. Tim istraživača sada se usredotočio na odnos između kisika i ozona u atmosferama egzoplaneta.
Za potrebe studije korišteni su složeni klimatski modeli. Oni su pokazali da razina ozona snažno ovisi o količini kisika, a ta veza nije linearna, vrijednosti ne rastu pravocrtno, nego u krivulji. Drugim riječima, male količine kisika znače male količine ozona i obratno.
Znanstvenici su u simulacije uključili atmosfere planeta oko različitih tipova zvijezda, od masivnih i vrućih tipova O i B, pa sve do manjih i hladnijih tipova M. U obzir je uzeta i njihova evolucijska faza, koja se u astronomiji označava rimskim brojevima. Na primjer, naše Sunce je zvijezda tipa G2V, zvijezda srednje veličine, na glavnom nizu životnog ciklusa.
Treći korak u seriji istraživanja
Ovo je treći rad istog znanstvenog tima. U prvome su analizirali opći odnos kisika i ozona, u drugome su proučavali kako dušikov oksid (N₂O) utječe na taj odnos, a u najnovijem se fokusiraju na metan (CH₄).
Rezultati pokazuju da varijacije u koncentraciji metana dodatno kompliciraju sliku. Metan mijenja ravnotežu kisika i ozona, no presudnu ulogu i dalje imaju količina kisika i karakteristike matične zvijezde, posebno njezina temperatura.
Modeli su otkrili i zanimljiv učinak: u scenarijima s visokim udjelima metana i kisika, a oko zvijezda viših temperatura, metan se kemijskim procesima pretvarao u vodu (H₂O). Time se mijenjala temperatura atmosfere i količina dostupnog ozona.
Autori studije zaključuju: “Rezultati dodatno otežavaju korištenje ozona kao izravnog pokazatelja kisika, ali nude i smjernice za buduća promatranja. Pokazali smo da promjene metana imaju jednako snažan učinak kao i dušikov oksid, iako na drukčiji način.”
Drugim riječima, visoke koncentracije metana mogu povećati količinu ozona, dok bi u isto vrijeme visoki udjeli dušikovog oksida mogli djelovati suprotno i smanjivati ga. To znači da se pri tumačenju prisutnosti ozona mora uzeti u obzir čitava kemijska slika atmosfere.
Egzoplaneti slični Zemlji
Do danas je potvrđeno gotovo 6.000 egzoplaneta, a među njima je nekoliko desetaka kandidata koji bi mogli biti slični Zemlji. Najpoznatiji primjeri su Kepler-186f, Kepler-1649c i TRAPPIST-1e.
-
Kepler-186f udaljen je oko 580 svjetlosnih godina i ima masu i radijus nešto veće od Zemljinih.
-
Kepler-1649c, na udaljenosti od 301 svjetlosne godine, također pokazuje slične karakteristike.
-
TRAPPIST-1e, udaljen tek 40 svjetlosnih godina, manji je i lakši od Zemlje, procjenjuje se da mu je masa oko 0,69, a radijus 0,92 Zemljinog.
Zajedničko im je da svi orbitiraju oko zvijezda tipa M. Riječ je o crvenim patuljcima, manjim i hladnijim od Sunca, no izuzetno dugovječnim. Za razliku od zvijezda tipa G poput našeg Sunca, čiji je životni vijek oko 10 milijardi godina, M zvijezde mogu trajati stotine milijardi, pa čak i bilijune godina. To uvelike povećava šanse da se na planetima oko njih razvije i održi život.
Novi putokazi u potrazi za životom
Ova istraživanja pokazuju da potraga za životom na egzoplanetima nije jednostavno mjerenje prisutnosti jednog plina. Umjesto toga, potrebno je pratiti čitav splet kemijskih interakcija i uzeti u obzir utjecaj matične zvijezde.
Kisik i ozon i dalje su važni pokazatelji, no njihova veza ovisi o metanu, dušikovom oksidu i složenim procesima u atmosferi. Buduća promatranja teleskopima poput Svemirskog teleskopa James Webb morat će uzeti u obzir te varijable kako bi razlikovala biološke signale od abiotičkih procesa.
Astrobiolozi naglašavaju: potraga za životom u svemiru postaje sve preciznija i složenija, a svaka nova studija nas približava odgovoru na pitanje, jesmo li sami?
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
