Približavamo se sve bliže i bliže pouzdanoj detekciji biopotpisa na udaljenim planetima. Većina fokusa je na određivanju koje kemikalije ukazuju na prisutnost života.
Napredak u istraživanju svemira vodi nas sve bliže preciznom detektiranju biopotpisa na udaljenim planetima. Glavni fokus ovih istraživanja je utvrđivanje kojih kemijskih spojeva mogu ukazivati na prisutnost života.
Međutim, osim kemijskih tragova, život može proizvesti i slobodnu energiju unutar ekosustava, uzrokujući kemijsku neravnotežu. To se upravo dogodilo na Zemlji kada je započeo razvoj života. Postavlja se pitanje: može li kemijska neravnoteža poslužiti kao pouzdan biopotpis?
Kada sustav akumulira višak energije, dolazi do kemijske ravnoteže. Svaki planet predstavlja odvojeni sustav, a prisutnost života može dovesti do proizvodnje viška energije. Dakle, ako detektiramo kemijsku ravnotežu, možemo li smatrati da smo detektirali biopotpis, odnosno tragove života? Ova pretpostavka posebno dobiva na težini u slučajevima egzoplaneta sličnih ranim fazama Zemlje.
Najnovija istraživanja usmjerena su na ovo intrigantno pitanje. Studija pod naslovom “Inferring Chemical Disequilibrium Biosignatures for Proterozoic Earth-Like Exoplanets “, čiji je glavni autor Amber Young s Odjela za astronomiju i planetarne znanosti na Sveučilištu Sjeverne Arizone, dostupna je klikom ovjde.
Pokazatelj života
Autori rada ističu da kemijska neravnoteža može biti potencijalni pokazatelj života, što je koncept s dugom tradicijom istraživanja unutar planetarnih okruženja našeg sunčevog sustava.
Jedan od ključnih pokazatelja života u atmosferi je istovremena prisutnost metana (CH4) i kisika (O2). U atmosferi bogatoj kisikom, metan ima vrlo kratak životni vijek, od samo deset godina, pa njegova prisutnost upućuje na kontinuiranu proizvodnju, što je karakteristično za žive organizme.
Koncept Gibbsove slobodne energije usmjeren je na kvantificiranje ove dinamike. U sustavima gdje prevladava kemijska ravnoteža, termodinamički potencijal je minimiziran. Veća odstupanja od kemijske ravnoteže znače veću količinu Gibbsove slobodne energije.
Istraživači pokušavaju primijeniti ovaj koncept kako bi bolje razumjeli procese unutar našeg sunčevog sustava, ali i povijest Zemlje. Studija se usredotočuje na Proterozojsku eru, koja je trajala od 2,5 milijarde do 541 milijuna godina prije naše ere, obilježavajući dva ključna razdoblja u evoluciji Zemlje – pojavu slobodnog kisika na početku ere i razvoj složenog života na njenom kraju.
Izazov korištenja Gibbsove metrike kao biopotpisa leži u neizvjesnosti mjerenja na egzoplanetima sličnim Zemlji. Autori definiraju “zemljolike” planete kao one slične veličini Zemlje, s oceanima, tlakovima i temperaturama usporedivim s našim planetom, te atmosferom dominiranom s N2, H2O, CO2, tragovima CH4 i različitim razinama O2.
Različite scenarije za Zemlju i Mars
U svrhu boljeg razumijevanja promatračkih neizvjesnosti, istraživači su modelirali različite scenarije za Zemlju i Mars, svaki s određenim količinama slobodne atmosferske energije. Analizirali su kako bi atmosfere tih simuliranih planeta reflektirale svjetlost pri različitim koncentracijama biopotpisnih plinova.
Rezultat istraživanja su spektri svjetlosti koji bi mogli biti indikativni za atmosfere egzoplaneta, slične onima tijekom Proterozojske Zemlje.
Autori zaključuju da je ograničavanje Gibbsove slobodne energije obećavajuća strategija karakterizacije, koja se dobro nadovezuje na postojeće tehnike za detekciju plinova kao biopotpisa. Za ostvarenje tog potencijala potrebni su napredniji teleskopi s boljim performansama signal-šum (SNR).
Proterozojski zemljoliki egzoplaneti smatraju se ciljevima visoke vrijednosti, vrijednima dugotrajnog posvećenog promatranja. Iz perspektive promatrača, ključno je karakteriziranje obilja CH4 i O2 za zaključivanje o signalima kemijske neravnoteže atmosfera analogima Zemlje kroz većinu njezine evolucijske povijesti.
U kontekstu traženja života izvan naše planete, trenutno stanje Zemlje se često smatra “normalnim”. Međutim, Zemlja je tijekom većeg dijela svoje povijesti bila znatno drugačija. Stoga je logično tragati za planetima koji po svojim karakteristikama podsjećaju na Zemlju tijekom Proterozojske ere.
S obzirom na to da je Proterozojska era trajala dvije milijarde godina, tijekom kojih je život aktivno oblikovao njezinu atmosferu, postoji velika vjerojatnost da bi egzoplaneti koje eventualno otkrijemo mogli biti sličniji Proterozojskoj Zemlji nego suvremenoj.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
