Τώρα γνωρίζουμε ότι το σύμπαν είναι γεμάτο με πλανήτες. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, υπάρχουν πάνω από 20 δισεκατομμύρια κόσμους που μοιάζουν με τη Γη μόνο στον γαλαξία μας. Πόσοι όμως από αυτούς είναι πιθανό να έχουν ζωή; Και πώς θα ξέρουμε αν το κάνουν; Εκτός κι αν μας στείλουν ένα πολύ σαφές μήνυμα απευθείας, ο πιο πιθανός τρόπος για να ανακαλύψουμε ζωή σε εξωπλανήτες είναι κοιτάζοντας την ατμόσφαιρά τους.
Έχουμε ήδη ανιχνεύσει ατμόσφαιρες γύρω από μερικούς μεγάλους εξωπλανήτες και όταν εκτοξευθεί το τηλεσκόπιο James Webb θα πρέπει να είμαστε σε θέση να μελετήσουμε τις ατμόσφαιρες εξωπλανητών στο μέγεθος της Γης. Τι χρειάζεται όμως να δούμε για να επιβεβαιώσουμε την παρουσία της ζωής;
Η επίγεια ζωή εξαρτάται από ένα λεπτό στρώμα αέρα πλούσιου σε οξυγόνο. Πίστωση: NASA
Ένας από τους ισχυρούς υποψήφιους ήταν το οξυγόνο. Στη Γη, παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς μέσω της φωτοσύνθεσης και αποτελεί περίπου το 21% της ατμόσφαιράς μας. Το οξυγόνο είναι επίσης αρκετά εύκολο να ανιχνευθεί από τη φασματική του υπογραφή. Είναι επίσης ένα αντιδραστικό στοιχείο, επομένως πρέπει να αναπληρωθεί από ζωντανά όντα. Έτσι, αν βρίσκαμε οξυγόνο και νερό στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη κατοικήσιμης ζώνης στο μέγεθος της Γης, αυτό θα ήταν σίγουρα πειστικές αποδείξεις για εξωγήινη ζωή. Όμως, όπως δείχνει μια πρόσφατη μελέτη, η εύρεση οξυγόνου και νερού δεν αρκεί.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να αποκτήσει ένας πλανήτης ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο χωρίς ζωή. Πίστωση: J. Krissansen-Totton
Η μελέτη δείχνει ότι δεν μπορούμε να βασιστούμε στη Γη ως το τυπικό μοντέλο για την ατμοσφαιρική εξέλιξη ενός πλανήτη. Η πρώιμη Γη είχε μια ατμόσφαιρα φτωχή σε οξυγόνο. Οι πρώιμες μορφές ζωής δημιούργησαν το οξυγόνο ως απόβλητο. Μόνο μετά την εξέλιξη της φωτοσύνθεσης το ατμοσφαιρικό οξυγόνο έγινε άφθονο. Έτσι, για τη Γη, η άνοδος του οξυγόνου είναι άμεσο αποτέλεσμα της επίγειας ζωής. Αλλά το μονοπάτι μας προς το οξυγόνο δεν είναι το μόνο δυνατό μονοπάτι, ιδιαίτερα για πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι κόκκινο νάνο.
Ενώ το υδρογόνο είναι μακράν το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν, το οξυγόνο αναμένεται να είναι κοινό στους βραχώδεις πλανήτες, μαζί με τον άνθρακα και το άζωτο. Έτσι, πιθανότατα θα βρούμε ενώσεις όπως το νερό (H2Ο), διοξείδιο του άνθρακα (CO2), και άζωτο (Ν2) στην ατμόσφαιρα σχεδόν κάθε δυνητικά κατοικήσιμου κόσμου. Το ελεύθερο οξυγόνο θα μπορούσε να απελευθερωθεί από το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα βιολογικά όπως είναι στη Γη, αλλά οι ερευνητές βρήκαν τρία σενάρια όπου το ελεύθερο οξυγόνο εμφανίζεται γεωλογικά.
Άποψη καλλιτέχνη του συστήματος TRAPPIST-1. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Η ομάδα επικεντρώθηκε στους πλανήτες των αστεριών των ερυθρών νάνων. Οι κόκκινοι νάνοι αποτελούν περίπου το 75% των άστρων στον γαλαξία μας, επομένως οι περισσότεροι δυνητικά κατοικήσιμοι κόσμοι πιθανότατα θα περιφέρονται γύρω από έναν κόκκινο νάνο. Αλλά οι κόκκινοι νάνοι είναι πολύ διαφορετικοί από τον Ήλιο της Γης. Είναι μικρότεροι και επομένως χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να μετακινηθούν από πρωτάστερο σε αστέρι κύριας ακολουθίας. Μπορούν να εκπέμπουν μεγάλες ηλιακές εκλάμψεις, οι οποίες θα μπορούσαν να λειτουργήσουν για να απογυμνώσουν την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη σε κοντινή τροχιά. Εκπέμπουν επίσης πολύ λιγότερο υπεριώδες φως, το οποίο μπορεί να ιονίσει τα άτομα και να διασπάσει τα μόρια.
Αποδεικνύεται ότι αυτό αλλάζει δραματικά την εξέλιξη της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη. Εάν ένας πλανήτης κόκκινος-νάνος έχει υψηλή αναλογία άνθρακα προς άζωτο, τότε πιθανότατα εισέρχεται σε κατάσταση φυγής θερμοκηπίου με πυκνή ατμόσφαιρα διοξειδίου του άνθρακα και ελεύθερο οξυγόνο. Εάν πρόκειται για υδάτινο κόσμο, το οξυγόνο απελευθερώνεται από τους υδρατμούς στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Εάν πρόκειται για ξηρό πλανήτη, τότε το οξυγόνο παραμένει στην ατμόσφαιρα μαζί με το άζωτο και το CO2. Και οι τρεις αυτές περιπτώσεις θα είχαν υπογραφή οξυγόνου όταν παρατηρηθούν από τα τηλεσκόπια μας, παρόλο που δεν έχουν απαραίτητα ζωή. Για πλανήτες κόκκινους νάνους, η παρουσία οξυγόνου θα μπορούσε να είναι ψευδώς θετική.
Είναι ενδιαφέρον ότι η μελέτη έδειξε επίσης ότι αυτά τα σενάρια είναι πολύ λιγότερο πιθανά για μεγαλύτερα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο. Αν βρούμε ελεύθερο οξυγόνο γύρω από έναν πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο, αυτό θα μπορούσε να είναι ισχυρή απόδειξη ζωής. Το αποτέλεσμα αυτής της έρευνας είναι ότι η εύρεση ζωής σε άλλους πλανήτες είναι περίπλοκη. Καθώς συγκεντρώνουμε δελεαστικά στοιχεία τα επόμενα χρόνια, πρέπει να θυμόμαστε να είμαστε προσεκτικοί όταν ισχυριζόμαστε πολύ γρήγορα ότι έχουμε βρει σημάδια ζωής.
Αναφορά:Krissansen-Totton, Joshua, et al. ' Νέα ψευδώς θετικά στοιχεία οξυγόνου σε πλανήτες κατοικήσιμων ζωνών .Προκαταβολές AGU2.2 (2021): 2576.