I jakten på fremmede liv kan vårt første glimt av utenomjordiske være i regnbuen med farger som kommer fra overflaten av en exoplanet.
Relatert innhold
- Livet kan ha spredt seg gjennom galaksen som en pest
- Hvordan vil utenomjordisk liv se ut?
Det er den villedende enkle ideen bak en studie ledet av Siddharth Hegde ved Max Planck Institute for Astronomy i Tyskland. Sett fra lysår unna gir planter på jorden planeten vår en særegen nyanse i det nærinfrarøde, et fenomen som kalles rød kant. Det er fordi klorofylen i planter tar opp mest synlige lysbølger, men begynner å bli gjennomsiktig for bølgelengder på den rødere enden av spekteret. En utenomjordisk se på jorden gjennom et teleskop kan matche denne reflekterte fargen med tilstedeværelsen av oksygen i atmosfæren vår og konkludere med at det er liv her.
Planter har imidlertid bare eksistert i 500 millioner år - en relativ blipp i planeten vår 4, 6 milliarder år lange historie. Mikrober dominerte scenen i rundt 2, 5 milliarder år tidligere, og noen studier antyder at de vil regjere jorden igjen i store deler av fremtiden. Så Hegde og teamet hans samlet 137 arter av mikroorganismer som alle har forskjellige pigmenter og som reflekterer lys på spesifikke måter. Ved å bygge opp et bibliotek med mikrobenes refleksjonsspektre - hvilke fargetyper mikroskopiske critters reflekterer på avstand - kan forskere som undersøker lyset fra beboelige eksoplaneter ha en mengde mulige signaler å søke etter, argumenterer teamet denne uken i Proceedings av National Academy of Sciences .
"Ingen hadde sett på det brede spekteret av forskjellige liv på jorden og spurt hvordan vi potensielt kunne få øye på slikt liv på andre planeter, og inkludere liv fra ekstreme miljøer på jorden som kan være 'normen' på andre planeter, " sa Lisa Kaltenegger, en medforfatter på studien, sier via e-post. "Du kan bruke den til å modellere en jord som er annerledes og har forskjellig utbredt biota og se hvordan den ser ut for teleskopene våre."
For å sikre at de fikk nok mangfold, så forskerne på tempererte boliger så vel som skapninger som lever i ekstreme miljøer som ørkener, mineralfjærer, hydrotermiske ventilasjonsåpninger eller vulkansk aktive områder.
Selv om det kan virke som at fremmede liv kan ha en rekke forskjellige former - for eksempel noe som den silisiumbaserte Horta fra Star Trek - er det mulig å begrense ting hvis vi begrenser søket til livet slik vi kjenner det. For det første vil enhver livsform som er karbonbasert og bruker vann som løsemiddel ikke like de korte bølgelengdene langt i ultrafiolett, fordi denne UV-energien med høy energi kan skade organiske molekyler. I den andre enden av spekteret vil ikke noe molekyl som fremmede planter (eller deres analoger) bruker for å fotosyntetisere plukke opp lys som er for langt inn i det infrarøde, fordi det ikke er nok energi på de lengre bølgelengdene.
I tillegg er langt-infrarødt lys vanskelig å se gjennom en jordlignende atmosfære fordi gassene blokkerer mange av disse bølgene, og uansett hvilken varme planeten sender ut vil drukne ut noe signal fra overflatelivet. Det betyr at forskerne begrenset biblioteket sitt til de reflekterte fargene vi kan se når de ser på bølgelengder i den synlige delen av spekteret, den lengste bølgelengden UV og kortbølget infrarød.
Biblioteket vil ikke bruke mye hvis vi ikke kan se planetenes overflater i utgangspunktet, og det er der neste generasjon teleskoper kommer inn, sier Kaltenegger. James Webb-romteleskopet, planlagt lansert i 2018, skal kunne se spektrene til relativt små eksoplanettatmosfærer og hjelpe forskere med å utarbeide sine kjemiske sammensetninger, men det vil ikke kunne se noen reflekterte spektre fra materiale på overflaten. . Heldigvis er det andre planlagte teleskoper som skal kunne gjøre jobben. Det europeiske ekstremt store teleskopet, et 40 meter stort instrument i Chile, vil være komplett innen 2022. Og NASAs Wide Field Infrared Survey Telescope, som er finansiert og i designstadiene, bør være i gang i midten av 2020-årene.
Et annet spørsmål er om naturlige geologiske eller kjemiske prosesser kan se ut som liv og skape et falskt signal. Så langt ser pigmentene fra livsformer mye forskjellig fra de som reflekteres av mineraler, men teamet har heller ikke undersøkt alle mulighetene, sier Kaltenegger. De håper å gjøre flere tester i fremtiden når de bygger opp det digitale biblioteket, som nå er online og gratis for alle å utforske på biosignatures.astro.cornell.edu.
"Denne katalogen lar oss utvide søkeområdet - og fantasien vår, " sier Kaltenegger.
