Det næste store rumteleskop kunne se jordlignende iltniveauer på exoplaneter

Vandførende exoplanet med ilt. NASA/GSFC/Friedlander-Griswold

Forskere er generelt enige om, at den bedste strategi til at finde udenjordisk liv er at lede efter en verden, der har forhold, der ligner Jordens, inklusive atmosfærisk ilt, der kunne produceres af organismer, der kører fotosyntese. Men de nuværende instrumenter, der bruges til at studere potentielt beboelige exoplaneter, er sørgeligt dårligt rustet til at finde sådanne biosignaturer.

Nu tyder en ny undersøgelse på, at vi om lidt over et år kan være godt på vej til at indsnævre søgen efter liv i en anden verden.

Der er få større spørgsmål end 'Findes der liv på andre planeter end Jorden?' siger studiemedforfatter Edward Schwieterman fra University of California. På grund af ilts forbindelse med livet på Jorden ved vi, at det er vigtigt at søge efter på exoplaneter.

Undersøgelsen, ledet af NASA-forskere og udgivet i Natur astronomi i dag fremhæver en spændende ny måde, hvorpå det kommende James Webb-rumteleskop kunne bruges til at detektere og måle ilt på exoplaneter. Teleskopet, der skulle opsendes i 2021 efter en række forsinkelser, skulle altid have til opgave at studere exoplanetens ilt, men disse nye resultater udvider disse muligheder på måder, som ingen før havde indset var mulige.

Desuden kunne denne nye teknik hjælpe os med bedre at fastslå, hvor meget ilt en anden verden indeholder. Hvis en planet har iltniveauer, der ligner Jordens, øger det muligheden for, at disse niveauer også kan være drevet af biologi. (Selvom det bestemt ikke eliminerer ikke-biologisk oprindelse for denne ilt .)

Før denne undersøgelse havde forskere identificeret tre store bølgelængder på det elektromagnetiske spektrum (en i det synlige spektrum og to nær infrarød), som kunne observeres for at identificere tilstedeværelsen af ​​ilt. Men ved høje koncentrationer, som dem på Jorden, smadrer oxygenmolekyler meget oftere ind i ting. Disse kollisioner udsender signaler, der ikke kan observeres ved hjælp af disse tre bølgelængder, hvilket gør dem uegnede til at identificere tættere, mere rigelige iltniveauer, der ville være mere sandsynligt forbundet med biologisk aktivitet.

Den nye undersøgelse identificerer en bølgelængde på det mellem-infrarøde niveau, der kan bruges til at detektere kollisioner af iltmolekyler både med ilt og med andre gasmolekyler. Undersøgelsens forfattere foreslår, at JWSTs Mid InfraRed Instrument Low Resolution Spectrometer (MIRI LRS) kunne søge efter ilt ved denne bølgelængde omkring exoplaneter, der passerer deres værtsstjerner.

Denne metode vil potentielt give os mulighed for at detektere jordlignende niveauer af ilt i mange stjernesystemer mindre end 16 lysår væk. I fjernere systemer ville den være i stand til at detektere niveauer flere gange højere end dem på Jorden.

Da vi også kan detektere ilt, der kolliderer med andre gasmolekyler, skulle metoden give os mulighed for at lære om den atmosfæriske kemi som helhed mere detaljeret, og om den er modtagelig for liv eller kan være formet af tidligere eller nuværende udenjordisk liv. For eksempel påpeger Schwieterman, at iltegenskaber målt sammen med atmosfærisk metan ville foreslå biokemiske processer på overfladen, der ligner det, der findes på Jorden.

Schwieterman foreslår, at de bedste exoplaneter at studere med denne teknik er de, der kredser om M-dværgstjerner, som placerer planeterne i TRAPPIST-1-systemet øverst på listen. Fyrre lysår væk har TRAPPIST-1 flere exoplaneter, der kan understøtte liv, inklusive tre, der er lige inden for den beboelige zone. I det mindste kan vi bruge det mellem-infrarøde bånd til at finde ud af, om den ilt, vi har set på en fjern exoplanet, er noget at blive begejstret for.

skjule