In het laatste decennium, we hebben duizenden planeten buiten ons zonnestelsel ontdekt en hebben geleerd dat rotsachtige, gematigde werelden zijn talrijk in onze melkweg. De volgende stap is het stellen van nog grotere vragen. Zouden sommige van deze planeten leven kunnen herbergen? En als het zo is, zullen we het leven ergens anders kunnen herkennen als we het zien?

Een groep vooraanstaande onderzoekers in de astronomie, biologie en geologie zijn samengekomen onder NASA's Nexus voor Exoplanet System Science, of NExSS, om de balans op te maken van onze kennis bij het zoeken naar leven op verre planeten en om de basis te leggen om de verwante wetenschappen vooruit te helpen.

"We gaan van theoretiseren over leven elders in onze melkweg naar een robuuste wetenschap die ons uiteindelijk het antwoord zal geven dat we zoeken op die diepgaande vraag:zijn we alleen?" zei Martin Still, een exoplaneetwetenschapper op het NASA-hoofdkwartier, Washington.

In een set van vijf review papers die vorige week zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astrobiologie , NExSS-wetenschappers inventariseerden de meest veelbelovende tekenen van leven, biohandtekeningen genoemd. Tot de auteurs van het artikel behoren vier wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. Ze overwogen hoe ze de aanwezigheid van biosignaturen moesten interpreteren, moeten we ze op verre werelden detecteren. Een eerste zorg is ervoor te zorgen dat de wetenschap sterk genoeg is om een ​​levende wereld te onderscheiden van een kale planeet die zich voordoet als één.

De beoordeling komt op het moment dat een nieuwe generatie ruimtetelescopen en telescopen op de grond in ontwikkeling zijn. NASA's James Webb Space Telescope zal de atmosferen karakteriseren van enkele van de eerste kleine, rotsachtige planeten. Er zijn plannen voor andere observatoria, zoals de Giant Magellan Telescope en de Extremely Large Telescope, beide in Chili - om geavanceerde instrumenten te dragen die in staat zijn om de eerste biosignaturen op verre werelden te detecteren.

Door hun werk met NExSS, wetenschappers willen de instrumenten identificeren die nodig zijn om mogelijk leven te detecteren voor toekomstige NASA-vlaggenschipmissies. De detectie van atmosferische kenmerken van een paar potentieel bewoonbare planeten kan mogelijk vóór 2030 plaatsvinden, hoewel het bepalen of de planeten echt bewoonbaar zijn of leven hebben, meer diepgaande studie vereist.

Aangezien we niet snel verre planeten kunnen bezoeken en monsters kunnen verzamelen, het licht dat een telescoop waarneemt, is alles wat we hebben bij het zoeken naar leven buiten ons zonnestelsel. Telescopen kunnen het licht onderzoeken dat wordt weerkaatst door een verre wereld om ons de soorten gassen in de atmosfeer en hun "seizoensgebonden" variaties te laten zien, evenals kleuren zoals groen die op leven kunnen duiden.

Dit soort biosignaturen zijn allemaal te zien op onze vruchtbare aarde vanuit de ruimte, maar de nieuwe werelden die we onderzoeken zullen aanzienlijk verschillen. Bijvoorbeeld, veel van de veelbelovende planeten die we hebben gevonden, bevinden zich rond koelere sterren, die licht uitzenden in het infraroodspectrum, in tegenstelling tot de hoge emissies van zichtbaar licht van onze zon.

"Hoe ziet een levende planeet eruit?" zei Mary Parenteau, een astrobioloog en microbioloog bij NASA's Ames Research Center in Silicon Valley en een co-auteur. "We moeten openstaan ​​voor de mogelijkheid dat leven kan ontstaan ​​in vele contexten in een melkwegstelsel met zoveel verschillende werelden - misschien met paars gekleurd leven in plaats van de bekende door groen gedomineerde levensvormen op aarde, bijvoorbeeld. Daarom overwegen we een breed scala aan biosignaturen."

De wetenschappers beweren dat zuurstof - het gas dat wordt geproduceerd door fotosynthetische organismen op aarde - de meest veelbelovende biosignatuur van leven elders blijft, maar het is niet onfeilbaar. Abiotische processen op een planeet kunnen ook zuurstof genereren. Omgekeerd, een planeet zonder detecteerbare zuurstofniveaus kan nog steeds in leven zijn - wat precies het geval was op de aarde vóór de wereldwijde ophoping van zuurstof in de atmosfeer.

"Op de vroege aarde, we zouden geen zuurstof kunnen zien, ondanks het overvloedige leven, " zei Victoria Meadows, een astronoom aan de Universiteit van Washington in Seattle en hoofdauteur van een van de artikelen. "Zuurstof leert ons dat zien, of niet zien, een enkele biosignatuur is onvoldoende bewijs voor of tegen het leven - de algemene context is van belang."

In plaats van één kenmerk te meten, de NExSS-wetenschappers stellen dat we naar een reeks eigenschappen moeten kijken. Een planeet moet laten zien dat hij in staat is leven te ondersteunen door middel van zijn kenmerken, en die van zijn moederster.

De NExSS-wetenschappers zullen een raamwerk creëren dat kan kwantificeren hoe waarschijnlijk het is dat een planeet leven heeft, gebaseerd op al het beschikbare bewijs. Met de observatie van vele planeten, wetenschappers kunnen de 'levende werelden' die gemeenschappelijke kenmerken van het leven vertonen, breder gaan classificeren, versus de 'niet-levende werelden'.

"We zullen geen 'ja' of 'nee' antwoord hebben op het vinden van leven elders, " zei Shawn Domagal-Goldman, een astrobioloog bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en een co-auteur. "Wat we zullen hebben, is een hoge mate van vertrouwen dat een planeet levend lijkt om redenen die alleen kunnen worden verklaard door de aanwezigheid van leven."