211service.com
Nästa stora rymdteleskop kan upptäcka jordliknande syrenivåer på exoplaneter
Vattenförande exoplanet med syre. NASA/GSFC/Friedlander-Griswold
Forskare är generellt överens om att den bästa strategin för att hitta utomjordiskt liv är att leta efter en värld som har förhållanden som liknar jordens, inklusive atmosfäriskt syre som kan produceras av organismer som driver fotosyntes. Men nuvarande instrument som används för att studera potentiellt beboeliga exoplaneter är bedrövligt dåligt utrustade för att hitta sådana biosignaturer.
Nu tyder en ny studie på att vi om lite över ett år kan vara på god väg att begränsa sökandet efter liv i en annan värld.
Det finns få större frågor än 'Finns liv på andra planeter än jorden?' säger studiemedförfattaren Edward Schwieterman, från University of California. På grund av syres koppling till livet på jorden vet vi att det är viktigt att söka efter på exoplaneter.
Studien, ledd av NASA-forskare och publicerad i Natur astronomi idag, belyser ett spännande nytt sätt att det kommande rymdteleskopet James Webb kan användas för att upptäcka och mäta syre på exoplaneter. Teleskopet, som skulle lanseras 2021 efter ett antal förseningar, skulle alltid ha i uppdrag att studera exoplanetens syre, men dessa nya fynd utökar dessa möjligheter på sätt som ingen tidigare hade insett var möjliga.
Dessutom kan denna nya teknik hjälpa oss att bättre fastställa hur mycket syre en annan värld innehåller. Om en planet har syrenivåer som liknar jordens, ökar det möjligheten att dessa nivåer också kan drivas av biologi. (Även om det absolut inte eliminerar icke-biologiska ursprung för det syret .)
Innan denna studie hade forskare identifierat tre stora våglängder på det elektromagnetiska spektrumet (en i det synliga spektrumet och två nära infrarött) som kunde observeras för att identifiera närvaron av syre. Men vid höga koncentrationer, som de på jorden, slår syremolekyler in i saker mycket oftare. Dessa kollisioner avger signaler som inte kan observeras med dessa tre våglängder, vilket gör dem olämpliga för att identifiera tätare, rikligare syrenivåer som mer sannolikt skulle vara associerade med biologisk aktivitet.
Den nya studien identifierar en våglängd på medelinfraröd nivå som kan användas för att upptäcka kollisioner av syremolekyler både med syre och med andra gasmolekyler. Studiens författare föreslår att JWST:s Mid InfraRed Instrument Low Resolution Spectrometer (MIRI LRS) skulle kunna söka efter syre vid denna våglängd runt exoplaneter som passerar sina värdstjärnor.
Denna metod skulle potentiellt tillåta oss att upptäcka jordliknande nivåer av syre i många stjärnsystem mindre än 16 ljusår bort. I mer avlägsna system skulle den kunna detektera nivåer flera gånger högre än de på jorden.
Eftersom vi kan upptäcka syre som kolliderar med andra gasmolekyler också, bör metoden tillåta oss att lära oss mer om atmosfärens kemi som helhet i större detalj, och om det är mottagligt för liv eller kan ha formats av tidigare eller nuvarande utomjordiskt liv. Till exempel påpekar Schwieterman att syreegenskaper som mäts tillsammans med atmosfärisk metan skulle föreslå biokemiska processer på ytan som liknar det som finns på jorden.
Schwieterman föreslår att de bästa exoplaneterna att studera med denna teknik är de som kretsar kring M-dvärgstjärnor, vilket placerar planeterna i TRAPPIST-1-systemet överst på listan. Fyrtio ljusår bort har TRAPPIST-1 flera exoplaneter som kan försörja liv, inklusive tre som är precis inom den beboeliga zonen. Åtminstone kan vi använda det mellaninfraröda bandet för att ta reda på om syret vi har sett på en avlägsen exoplanet är något att bli upphetsad över.