Wetenschappers hebben een groep planeten buiten ons zonnestelsel geïdentificeerd waar dezelfde chemische omstandigheden bestaan ​​die mogelijk tot leven op aarde hebben geleid.

De onderzoekers, van de Universiteit van Cambridge en het Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (MRC LMB), ontdekte dat de kansen voor leven om zich op het oppervlak van een rotsachtige planeet als de aarde te ontwikkelen, verband houden met het type en de sterkte van het licht dat wordt afgegeven door zijn gastheerster.

hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , stelt voor dat sterren die voldoende ultraviolet (UV) licht afgeven, het leven op hun om de aarde draaiende planeten een impuls kunnen geven op dezelfde manier waarop het zich waarschijnlijk op aarde heeft ontwikkeld, waar het UV-licht een reeks chemische reacties aanstuurt die de bouwstenen van het leven produceren.

De onderzoekers hebben een reeks planeten geïdentificeerd waar het UV-licht van hun gastheerster voldoende is om deze chemische reacties te laten plaatsvinden, en die binnen het bewoonbare gebied liggen waar vloeibaar water op het aardoppervlak kan voorkomen.

"Dit werk stelt ons in staat om de beste plaatsen te vinden om naar leven te zoeken, " zei Dr. Paul Rimmer, een postdoctoraal onderzoeker met een gezamenlijke affiliatie aan Cambridge's Cavendish Laboratory en de MRC LMB, en de eerste auteur van het papier. "Het brengt ons een klein beetje dichter bij het beantwoorden van de vraag of we alleen in het universum zijn."

Het nieuwe artikel is het resultaat van een voortdurende samenwerking tussen het Cavendish Laboratory en de MRC LMB, het samenbrengen van organische chemie en exoplaneetonderzoek. Het bouwt voort op het werk van professor John Sutherland, een co-auteur van het huidige artikel, die de chemische oorsprong van het leven op aarde bestudeert.

In een in 2015 gepubliceerd artikel Professor Sutherland's groep bij de MRC LMB stelde voor dat cyanide, hoewel een dodelijk gif, was in feite een belangrijk ingrediënt in de oersoep waaruit al het leven op aarde is voortgekomen.

Bij deze hypothese koolstof van meteorieten die op de jonge aarde insloegen, interageerde met stikstof in de atmosfeer om waterstofcyanide te vormen. Het waterstofcyanide regende naar de oppervlakte, waar het op verschillende manieren in wisselwerking stond met andere elementen, aangedreven door het UV-licht van de zon. De chemicaliën die uit deze interacties worden geproduceerd, genereerden de bouwstenen van RNA, de naaste verwant van DNA, waarvan de meeste biologen geloven dat het de eerste levensmolecule was die informatie bevatte.

In het laboratorium, Sutherland's groep hercreëerde deze chemische reacties onder UV-lampen, en genereerde de voorlopers van lipiden, aminozuren en nucleotiden, allemaal essentiële componenten van levende cellen.

"Ik kwam deze eerdere experimenten tegen, en als astronoom, mijn eerste vraag is altijd wat voor soort licht gebruik je, waar ze als chemici niet echt aan hadden gedacht, "zei Rimmer. "Ik begon het aantal fotonen te meten dat door hun lampen werd uitgezonden, en realiseerde zich toen dat het vergelijken van dit licht met het licht van verschillende sterren een eenvoudige volgende stap was."

De twee groepen voerden een reeks laboratoriumexperimenten uit om te meten hoe snel de bouwstenen van het leven kunnen worden gevormd uit waterstofcyanide en waterstofsulfietionen in water bij blootstelling aan UV-licht. Vervolgens voerden ze hetzelfde experiment uit in afwezigheid van licht.

"Er is chemie die plaatsvindt in het donker:het is langzamer dan de chemie die plaatsvindt in het licht, maar het is er, " zei senior auteur professor Didier Queloz, ook van het Cavendish-laboratorium. "We wilden zien hoeveel licht het zou kosten voordat de lichte chemie het wint van de donkere chemie."

Hetzelfde experiment, uitgevoerd in het donker met waterstofcyanide en waterstofsulfiet, resulteerde in een inerte verbinding die niet kon worden gebruikt om de bouwstenen van het leven te vormen, terwijl het experiment onder het licht wel de nodige bouwstenen opleverde.

De onderzoekers vergeleken vervolgens de lichte chemie met de donkere chemie tegen het UV-licht van verschillende sterren. Ze brachten de hoeveelheid UV-licht in kaart die beschikbaar was voor planeten in een baan rond deze sterren om te bepalen waar de chemie zou kunnen worden geactiveerd.

Ze ontdekten dat sterren rond dezelfde temperatuur als onze zon genoeg licht uitstraalden om de bouwstenen van het leven op het oppervlak van hun planeten te kunnen vormen. Coole sterren, anderzijds, niet genoeg licht produceren om deze bouwstenen te vormen, behalve als ze frequente krachtige zonnevlammen hebben om de chemie stap voor stap vooruit te stuwen. Planeten die allebei voldoende licht ontvangen om de chemie te activeren en die vloeibaar water op hun oppervlak kunnen hebben, bevinden zich in wat de onderzoekers de abiogenese-zone hebben genoemd.

Onder de bekende exoplaneten die zich in de abiogenese-zone bevinden, zijn verschillende planeten die zijn gedetecteerd door de Kepler-telescoop, inclusief Kepler 452b, een planeet die de bijnaam 'neef' van de aarde heeft gekregen, hoewel het te ver weg is om met de huidige technologie te onderzoeken. Telescopen van de volgende generatie, zoals de TESS- en James Webb-telescopen van NASA, zal hopelijk in staat zijn om veel meer planeten die binnen de abiogenese-zone liggen te identificeren en mogelijk te karakteriseren.

Natuurlijk, het is ook mogelijk dat als er leven is op andere planeten, dat het zich op een totaal andere manier heeft of zal ontwikkelen dan op aarde.

"Ik weet niet zeker hoe contingent het leven is, maar aangezien we tot nu toe maar één voorbeeld hebben, het is logisch om te zoeken naar plaatsen die het meest op ons lijken, "zei Rimmer. "Er is een belangrijk onderscheid tussen wat nodig is en wat voldoende is. De bouwstenen zijn nodig, maar ze zijn misschien niet voldoende:het is mogelijk dat je ze miljarden jaren kunt mengen en er gebeurt niets. Maar je wilt in ieder geval kijken naar de plekken waar de noodzakelijke dingen bestaan."

Volgens recente schattingen er zijn maar liefst 700 miljoen biljoen terrestrische planeten in het waarneembare heelal. "Om een ​​idee te krijgen van wat een fractie is geweest, of zou kunnen zijn, klaar voor het leven fascineert me, "zei Sutherland. "Natuurlijk, klaar zijn voor het leven is niet alles en we weten nog steeds niet hoe waarschijnlijk de oorsprong van het leven is, zelfs onder gunstige omstandigheden - als het echt onwaarschijnlijk is, dan zijn we misschien alleen, Maar zo niet, we hebben misschien gezelschap."