Of er elders in het universum leven is, is een vraag waar mensen al millennia over nadenken; en in de afgelopen decennia, Er zijn grote vorderingen gemaakt in onze zoektocht naar tekenen van leven buiten ons zonnestelsel.

NASA-missies zoals de ruimtetelescoop Kepler hebben ons geholpen om duizenden exoplaneten te documenteren - planeten die rond andere sterren draaien. En de huidige NASA-missies zoals Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zullen naar verwachting het huidige aantal bekende exoplaneten enorm vergroten. Naar verwachting zullen tientallen rotsachtige planeten ter grootte van de aarde in een baan om de bewoonbare zones van hun sterren draaien. op afstanden waar water als vloeistof op hun oppervlak zou kunnen voorkomen. Dit zijn veelbelovende plekken om naar leven te zoeken.

Dit zal worden bereikt door missies zoals de binnenkort te lanceren James Webb Space Telescope, die de ontdekkingen van de Hubble-ruimtetelescoop zal aanvullen en uitbreiden door te observeren op infrarode golflengten. De lancering wordt verwacht in 2021, en zullen wetenschappers in staat stellen te bepalen of rotsachtige exoplaneten zuurstof in hun atmosfeer hebben. Zuurstof in de atmosfeer van de aarde wordt veroorzaakt door fotosynthese door microben en planten. Voor zover exoplaneten op de aarde lijken, zuurstof in hun atmosfeer kan ook een teken van leven zijn.

Niet alle exoplaneten zullen op de aarde lijken, Hoewel. Sommigen zullen zijn, maar anderen zullen voldoende van de aarde verschillen dat zuurstof niet noodzakelijk uit het leven komt. Dus met al deze huidige en toekomstige exoplaneten om te bestuderen, hoe beperken wetenschappers het veld tot die waarvoor zuurstof het meest indicatief is voor leven?

Om deze vraag te beantwoorden, een interdisciplinair team van onderzoekers, geleid door de Arizona State University (ASU), een kader heeft gegeven, een "detectie-index" genoemd, die kan helpen bij het prioriteren van exoplaneten die aanvullend onderzoek vereisen. De details van deze index zijn onlangs gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift van de American Astronomical Society.

"Het doel van de index is om wetenschappers een hulpmiddel te bieden om de allerbeste doelen voor observatie te selecteren en om de kansen op het detecteren van leven te maximaliseren, ", zegt hoofdauteur Donald Glaser van ASU's School of Molecular Sciences.

De zuurstofdetectie-index voor een planeet als de aarde is hoog, wat betekent dat zuurstof in de atmosfeer van de aarde zeker te wijten is aan leven en niets anders. Zuurstof zien betekent leven. Een verrassende bevinding van het team is dat de detecteerbaarheidsindex keldert voor exoplaneten die niet al te veel verschillen van de aarde.

Hoewel het aardoppervlak grotendeels bedekt is met water, De oceanen van de aarde vormen slechts een klein percentage (0,025%) van de massa van de aarde. Ter vergelijking, manen in het buitenste zonnestelsel zijn meestal bijna 50% waterijs.

"Het is gemakkelijk voor te stellen dat in een ander zonnestelsel zoals het onze, een aardachtige planeet zou slechts 0,2% water kunnen zijn, " zegt co-auteur Steven Desch van ASU's School of Earth and Space Exploration. "En dat zou genoeg zijn om de detecteerbaarheidsindex te veranderen. Zuurstof zou geen indicatie zijn voor leven op zulke planeten, zelfs als het zou worden waargenomen. Dat komt omdat een aardachtige planeet die 0,2% water was - ongeveer acht keer zoveel als de aarde heeft - geen blootgestelde continenten of land zou hebben."

zonder grond, regen zou de rotsen niet weerstaan ​​en belangrijke voedingsstoffen zoals fosfor vrijgeven. Fotosynthetisch leven kon geen zuurstof produceren met snelheden die vergelijkbaar zijn met andere niet-biologische bronnen.

"De detecteerbaarheidsindex vertelt ons dat het niet genoeg is om zuurstof in de atmosfeer van een exoplaneet te observeren. We moeten ook oceanen en land observeren, ", zegt Desch. "Dat verandert de manier waarop we de zoektocht naar leven op exoplaneten benaderen. Het helpt ons waarnemingen van exoplaneten te interpreteren. Het helpt ons de beste doel-exoplaneten te kiezen om naar leven te zoeken. En het helpt ons bij het ontwerpen van de volgende generatie ruimtetelescopen, zodat we alle informatie krijgen die we nodig hebben om een ​​positieve identificatie van het leven te maken."

Wetenschappers uit verschillende vakgebieden werden samengebracht om deze index te creëren. De vorming van het team werd mogelijk gemaakt door NASA's Nexus for Exoplanetary System Science (NExSS)-programma, die interdisciplinair onderzoek financiert om strategieën te ontwikkelen voor het zoeken naar leven op exoplaneten. Hun disciplines omvatten theoretische en observationele astrofysica, geofysica, geochemie, astrobiologie, oceanografie, en ecologie.

"Dit soort onderzoek heeft verschillende teams nodig, we kunnen het niet als individuele wetenschappers", zegt co-auteur Hilairy Hartnett, die gezamenlijke afspraken heeft bij ASU's School of Earth and Space Exploration en School of Molecular Sciences.

Naast hoofdauteur Glaser en co-auteurs Harnett en Desch, het team omvat co-auteurs Cayman Unterborn, Ariël Anbar, Steffen Buessecker, Theresia Visser, Steven Glaser, Susanne Neuer, Cameriaanse Millsaps, Joseph O'Rourke, Sara Imari Walker, en Mikhail Zolotov die gezamenlijk ASU's School of Molecular Sciences vertegenwoordigen, School voor verkenning van de aarde en de ruimte, en School of Life Sciences. Andere wetenschappers in het team zijn onder meer onderzoekers van de University of California Riverside, Johns Hopkins University en de Universiteit van Porto (Portugal).

Het is de hoop van dit team dat dit raamwerk van de detecteerbaarheidsindex zal worden gebruikt bij het zoeken naar leven.

"De detectie van leven op een planeet buiten ons zonnestelsel zou ons hele begrip van onze plaats in het universum veranderen, " zegt Glaser. "NASA is diep geïnvesteerd in het zoeken naar leven, en het is onze hoop dat dit werk zal worden gebruikt om de kans op het ontdekken van leven te maximaliseren wanneer we ernaar zoeken."