Oksijenin keşfi, yaşamın keşfi anlamına gelmeyebilir
Yeryüzüne yansıyan güneş ışığı ve atmosfer tarafından emilen güneş ışığı, insanların şu anda uzaktaki dünyanın atmosfer içeriğini ve yüzey özelliklerini ölçmek için geliştirmekte olduğu iki teknolojidir. Gelecekte, bu organik yaşamı bulmanın bir yolu olabilir.
Güneş sisteminin dışındaki yaşamı keşfederken, kendimize benzer bir dünya bulmak mantıklı geliyor. İlk adımımız olarak, her zaman, güneş benzeri bir yıldızı ılımlı bir mesafede çevreleyen ve sıvı su alabilen Dünya büyüklüğünde bir dünya bulmayı umduk. Bu koleksiyonda zaten binlerce gezegenimiz var ve çok yakınız. Ancak doğru fiziksel özelliklere sahip her dünyanın yaşamı olmayacak. Potansiyel olarak yaşanabilir bir dünyada gerçekten yaşamın içinde olup olmadığını bilmek için daha fazla bilgiye ihtiyacımız var.
Bir sonraki iş, gezegenin atmosferini analiz etmek ve Dünya'ya benzer işaretler aramak olacak: potansiyel yaşam belirtileri. Atmosferik gazların Dünya üzerindeki azot, oksijen, su buharı, karbondioksit ve daha fazla gaz kombinasyonu, yaşayan bir gezegenin işareti olarak kabul edilir. Ancak gezegen bilimci Sarah Hörst (Sarah Hörst) ekibi tarafından yapılan yeni bir çalışma şüpheci. Oksijen zengini bir dünyada bile uzaylı olmayabilir, bu hepimizi kandırabilecek bir süreçtir.
Dünya ile karşılaştırılabilir boyutta olduğunu bildiğimiz gezegenlerin çoğu, güneşten daha soğuk ve daha küçük yıldızların etrafında bulunur. Bu, aletlerimizin sınırlamaları için mantıklıdır; bu sistemler, ev sahibi yıldızlarına göre dünyanın güneşe oranının daha büyüktür.
Bunun nasıl başarılacağına dair bilimsel hikaye büyüleyici ve gerçeğe her zamankinden daha yakın. Uzaylı olduğumuzu hayal ederek, güneşimize uzaktan bakarak, yaşayan bir dünya olup olmadığını belirlemeye çalışarak bunun nasıl olduğunu anlayabiliriz.
Uzun bir süre boyunca güneş ışığının sıklığındaki küçük değişiklikleri ölçerek, gezegenlerin onlar üzerindeki yerçekimsel etkisini çıkarabiliriz. Bize gezegenin kütlesi ve yörünge periyodu hakkında bilgi verebilen radyal hız yöntemi veya yıldız salınım yöntemi ile tespit edilebilir. İlk dış gezegenlerin çoğu bu teknik kullanılarak keşfedildi ve hala gezegenin kütlesini belirlemenin ve aday dış gezegenlerin varlığını doğrulamanın en iyi yolu bu.
Bugün, 3.500'den fazla onaylanmış dış gezegen olduğunu biliyoruz ve bunlardan 2.500'den fazlası Kepler verilerinde keşfedildi. Bu gezegenlerin boyutları Jüpiter'den büyükten Dünya'dan daha küçüğe kadar değişir. Bununla birlikte, Kepler'in boyutu ve görev sınırlamaları nedeniyle, güneş benzeri yıldızların çevresinde bulunan karasal gezegenler karasal yörüngelerde değildir.
Ayrıca bu gezegenin büyüklüğünü de bilmemiz gerekiyor. Sadece yıldızın salınımıyla, bu gezegenin kütlesinin yörüngesine göre ne kadar eğimli olduğunu ancak biliyoruz. Dünya ile aynı kütleye sahip bir dünya, eğer yeryüzüne benzer bir atmosfer varsa, yaşam için çok uygun olabilir, ancak atmosferi olmayan demir bir dünya veya düşük yoğunluklu bir atmosferle çevrili bir gezegen ise, o zaman yaşam için mümkündür. Felakettir.
Geçiş yöntemi, bir gezegenin yarıçapını ölçmenin en etkili yoludur. Görüş alanımızdan geçerken ana yıldızdan ne kadar ışık engellediğini hesaplayarak, boyutunu belirleyebiliriz.
Kepler'in tasarımının amacı, geçiş yapan gezegenleri bulmaktır.Bir yıldızın etrafında dönen büyük bir gezegen, ışığının küçük bir bölümünü bloke edebilir ve parlaklığını% 1'e kadar azaltabilir. Bir gezegen ana yıldızına göre ne kadar küçükse, güçlü bir sinyal oluşturmak için o kadar çok geçiş gerekir ve yörünge süresi ne kadar uzunsa, gürültüden daha yükseğe çıkması için o kadar uzun süre gözlemlemeniz gerekir. Algılama sinyali.
Bugün genel durumumuz budur. Yıldızlarının etrafında döndüğünden şüphelendiğimiz yüzlerce kayalık gezegen keşfettik ve bunların çoğu Dünya kadar büyük. Bunların büyük bir kısmı için kütlelerini, yarıçaplarını ve yörünge dönemlerini ölçtük ve küçük bir bölümünün uygun bir yörünge mesafesinde yeryüzü benzeri bir sıcaklığı var.
Çoğu, evrendeki en yaygın yıldız türü olan kırmızı cücelerin etrafında dönüyor. Bu, bu yıldızların kuvvetinin onları gelgitler halinde kilitleyeceği anlamına gelir: aynı taraf her zaman yıldıza bakmalıdır. Bu yıldızlar sık sık titreşerek bu gezegenlerdeki herhangi bir potansiyel atmosfer için tehlike oluşturuyor.
Ancak, K, G veya F sınıfı yıldızların yörüngesinde bulunan pek çok gezegen, kendi eksenleri etrafında dönebilir, atmosferi koruyabilir ve Dünya'ya benzer yaşam üretebilir. Baktığımız yer burası.
Bir gezegen ana yıldızının önünden geçtiğinde, bir miktar ışık sadece engellenmekle kalmaz, aynı zamanda bir atmosfer varsa, yeterince karmaşık bir gözlemevi tarafından tespit edilebilen soğurma veya emisyon oluşturmak için onun içinden süzülür. Organik moleküller veya çok fazla moleküler oksijen varsa, bunu da bulabiliriz.
Ve bu, geleceğin teknolojisinin bize getirmeyi umduğu şeydir. Daha büyük bir Kepler teleskopu doğru cihazlarla donatılmışsa, geçiş sırasında bir dış gezegenin atmosferinden geçen ışığı ayrıştırıp atomik ve moleküler içeriğini belirleyebiliriz. Dünyayı gözlemlersek, onun nitrojen, oksijen, argon, su buharı, karbondioksit ve diğer eser özelliklerden oluştuğundan emin olabiliriz.
İdeal bir hizalama olmasa bile, doğrudan görüntüleme hala mümkündür. HabEx veya LUVOIR (bir vizör veya korona gözlemcili) gibi NASA'nın potansiyel amiral gemisi görevleri, ana yıldızdan gelen ışığı engelleyebilir ve yörüngedeki gezegen tarafından yayılan ışığı doğrudan algılayabilir. Bu ışık, moleküler içeriğini belirleyen farklı dalga boylarına bölünebilir.
"Yıldız siperliği" kavramı, 1920'lerin başlarında dış gezegenleri doğrudan görüntüleyebiliyordu. Bu kavramsal görüntü, bir yıldızın ışığını engellerken bir yıldızın yörüngesindeki gezegenleri tasvir etmemize olanak tanıyan bir yıldız kalkanı kullanan bir teleskopu tasvir ediyor.
İster emilimden (transit) ister fırlatmadan (doğrudan görüntüleme), potansiyel bir karasal gezegenin atmosferinin nelerden oluştuğunu anlayabiliriz.
Ya oksijen açısından zengin bir dünya bulursak? Bildiğimiz kadarıyla başka hiçbir gezegen, cüce gezegen, uydu veya diğer nesneler% 1 oksijen içermez. Dünyanın atmosferi yaklaşık 2 milyar yıldır değişti ve moleküler oksijen açısından zengin modern atmosferimizi yaratan anaerobik yaşam sürecidir. Oksijen, ultraviyole ışınları tarafından kolayca yok edildiğinden ve inorganik ve kimyasal işlemlerle büyük miktarlarda üretilmesi zor olduğundan, oksijen her zaman biyolojik bir sinyal olarak görülmüştür ve ona bir yaşam dünyasını belirtmek için güvenebiliriz.
Orada organik moleküller de bulunursa, kusursuz bir sinyale benziyor, bu da hayatın gerçekten böyle bir gezegende kök saldığını gösteriyor.
İdeal "Dünya 2.0", dünya büyüklüğünde ve dünyanın kütlesi olan, güneş benzeri bir yıldıza sahip bir gezegen olacaktır ve aralarındaki mesafe, dünya ile güneş arasındaki mesafeye benzerdir. Henüz böyle bir dünya bulamadık, ancak bulsak bile, yaşamın ürettiği oksijen ile inorganik süreçlerin ürettiği oksijeni ayırt etmeye dikkat etmeliyiz.
Hearst Labs'in yeni bulguları burada devreye giriyor. ACS Earth and Space Chemistry dergisinde yeni yayınlanan bir makalede, dış gezegenlerin puslu atmosferini simüle etmek için özel olarak tasarlanmış bir laboratuvar, moleküler oksijenin doğal olarak meydana gelebilecek bazı çevresel koşullar altında üretilebileceğini gösterdi. , Onu yaratmak için hayata ihtiyaç duymadan.
Özel bir yol, arzu ettiğimiz karasal gezegen ortamımızla tutarlı olacak bir gaz karışımı oluşturmaktır. Bu karışım daha sonra özel olarak tasarlanmış bir boşluğa yerleştirilir ve gerçek dış gezegenlerde meydana gelebilecek aktiviteleri taklit etmesi muhtemel olan çeşitli sıcaklık, basınç ve enerji enjeksiyon koşullarına tabi tutulur.
Sıcaklık, beklenen doğal olarak oluşan sıcaklık aralığını temsil eden 27 ° C (80 ° F) ila yaklaşık 370 ° C (700 ° F) arasında değişir ve toplam 9 farklı gaz karışımı kullanılır. Enerji enjeksiyonunun iki farklı biçimi vardır: ultraviyole ışınlarından ve güneş ışığından veya yıldırım benzeri faaliyetlerden kaynaklanabilecek doğal koşulları temsil eden plazma deşarjlarından.
Bunun sonuçları? Organik moleküllerin (şeker ve amino asit öncülleri gibi) ve oksijenin üretimine yol açan birçok durum vardır, ancak bunları elde etmek için hiçbir hayata ihtiyaç yoktur.
Geçmişte insanlar oksijen ve organik maddenin birlikte yaşamı temsil ettiğini düşünüyordu ama biz onları biyolojik olmayan bir şekilde çeşitli simülasyonlarla ürettik. Bu, genel olarak kabul edilen biyolojik özelliklerin bile yanlış bir varsayım olabileceğini göstermektedir.
Dış gezegenleri simüle eden atmosferik gazları farklı sıcaklıklara ısıtarak ve onları ultraviyole ışınları ve plazmanın enerji enjeksiyonuna tabi tutarak organik moleküller ve oksijen üretilebilir. Oksijen ve organik maddenin abiyotik özelliklerini yaşamla karıştırmamaya dikkat etmeliyiz.
Bu test, bu tür yanlış pozitif sonuçlar üretmek için dikkatlice tasarlanmamıştır. Kabindeki gaz, bilinen dış gezegen atmosferinin bileşimini simüle etmek için tasarlanmıştır ve ultraviyole enerji enjeksiyonu, güneş ışığını simüle etmek için tasarlanmıştır. Bu deneyler, tümü sis benzeri parçacıklar ve hidrojen siyanür, asetilen ve metilamin gibi organik moleküller üreten çeşitli atmosferik ortamları (hidrojen bakımından zengin, su bakımından zengin ve karbondioksit bakımından zengin) simüle eder.
Plüton'un atmosferi, atmosferdeki sis açıkça görülüyor, bu bulutlar bu soğuk dış dünyada periyodik kar yağışına neden oluyor. Daha yüksek sıcaklıklarda ve güneşe daha yakın yerlerde, benzer sis çok fazla moleküler oksijen içeren bir dünyaya yol açabilir.
Dünyaya benzer ve daha yüksek sıcaklıklarda, çeşitli ortamlar aynı anda organik moleküller, biyolojik öncü moleküller ve oksijen üretir. Makale, ana sonucu çok kısa bir şekilde ifade etti: laboratuvar sonuçları, karmaşık atmosferik fotokimyanın farklı gezegensel atmosferlerde meydana gelebileceğini ve biyolojik özellikler olarak yanlış bir şekilde tanımlanabilecek olanlar da dahil olmak üzere yeni gaz ürünlerinin ve duman parçacıklarının oluşumuna yol açabileceğini gösteriyor. Bileşikler (O2 ve organikler).
Bazı göstergelerden, bu deneylerde üretilen moleküler oksijen miktarı nispeten küçüktür. Hirst, laboratuvarda yaratılan atmosferi "oksijen açısından zengin" olarak adlandırmazdı. Bununla birlikte, uygun koşullar ve yeterli süre altında, bu işlemler yine de dış gezegenlerde oksijen açısından zengin bir atmosfere dönüştürülebilir. Bu noktada, organik madde ve moleküler oksijenin keşfi tamamen biyolojik olmayan, cansız süreçlere atfedilebilir gibi görünüyor.
Yakınlarda bulunan en büyük yıldız oluşum bölgesi olan Avcı Bulutsusu da dahil olmak üzere, evrenin her yerinde organik, hayat veren moleküler özellikler bulunmuştur. Yakın gelecekte, Dünya büyüklüğündeki dünyada diğer yıldızların etrafında biyo-imzalar bulabiliriz veya güneş sistemindeki başka bir dünyadaki basit yaşamı doğrudan keşfedebiliriz.
Tarihsel olarak, dünyanın dışındaki yaşamın kanıtlarını bulmak için gökyüzüne baktığımızda, her zaman yeryüzünde bildiklerimizle tutarlı olmak istemiştik. Venüs'teki dinozorlar veya Mars'taki kanallar hakkındaki teoriler hala hafızamızda kalıyor ve dünya dışı yaşamın oksijen özelliklerinin bizi iyimser sonuçlara götürmeyeceğinin farkında olmalıyız. Artık hem abiyotik süreçlerin hem de hayata bağlı süreçlerin oksijen açısından zengin bir atmosfer yaratabileceğini biliyoruz.
Daha sonra, oksijen bakımından zengin ilk dış gezegeni keşfettiğimizde, en zor sorun altta yatan nedeni çözmek olacaktır. Başarılı olursak, ödülümüz başka bir yıldızın etrafında gerçekten hayat bulup bulmadığımızı bilmek olacaktır.
