Koolmonoxidemelders in onze huizen waarschuwen voor een gevaarlijke ophoping van die kleurloze, geurloos gas dat we normaal gesproken associëren met de dood. astronomen, te, algemeen aangenomen dat een opeenhoping van koolmonoxide in de atmosfeer van een planeet een zeker teken van levenloosheid zou zijn. Nutsvoorzieningen, een door UC Riverside geleid onderzoeksteam beweert het tegenovergestelde:hemelse koolmonoxidedetectoren kunnen ons zelfs waarschuwen voor een verre wereld die wemelt van eenvoudige levensvormen.

"Met de lancering van de James Webb Space Telescope over twee jaar, astronomen zullen de atmosferen van sommige rotsachtige exoplaneten kunnen analyseren, " zei Edward Schwieterman, de hoofdauteur van de studie en een NASA Postdoctoral Program-fellow in het Department of Earth Sciences van UCR. "Het zou zonde zijn om een ​​bewoonde wereld over het hoofd te zien, omdat we niet alle mogelijkheden hebben overwogen."

In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift , Het team van Schwieterman gebruikte computermodellen van chemie in de biosfeer en atmosfeer om twee intrigerende scenario's te identificeren waarin koolmonoxide zich gemakkelijk ophoopt in de atmosferen van levende planeten.

In het eerste scenario het team vond antwoorden in het diepe verleden van onze eigen planeet. Op de moderne, zuurstofrijke aarde, koolmonoxide kan zich niet ophopen omdat het gas snel wordt vernietigd door chemische reacties in de atmosfeer. Maar drie miljard jaar geleden, de wereld was een heel andere plaats. De oceanen wemelden al van microbieel leven, maar de atmosfeer was bijna verstoken van zuurstof en de zon was veel zwakker.

De modellen van het team laten zien dat deze oude versie van de bewoonde aarde het koolmonoxidegehalte van ongeveer 100 delen per miljoen (ppm) zou kunnen handhaven - verschillende ordes van grootte groter dan de deeltjes per miljard sporen van het gas in de atmosfeer van vandaag.

"Dat betekent dat we grote hoeveelheden koolmonoxide kunnen verwachten in de atmosfeer van bewoonde maar zuurstofarme exoplaneten die rond sterren zoals onze eigen zon draaien, " zei Timothy Lyons, een van de co-auteurs van de studie, een professor in biogeochemie in UCR's Department of Earth Science, en directeur van het UCR Alternative Earths Astrobiology Center. "Dit is een perfect voorbeeld van de missie van ons team om het verleden van de aarde te gebruiken als gids bij het zoeken naar leven elders in het universum."

Een tweede scenario is nog gunstiger voor de opbouw van koolmonoxide:de fotochemie rond rode dwergsterren zoals Proxima Centauri, de ster die het dichtst bij onze zon staat op 4,2 lichtjaar afstand. De modellen van het team voorspellen dat als een planeet rond zo'n ster bewoond en rijk aan zuurstof zou zijn, dan mogen we verwachten dat de overvloed aan koolmonoxide extreem hoog zal zijn - ergens tussen honderden ppm en enkele procenten.

"Gezien de verschillende astrofysische context voor deze planeten, we zouden niet verbaasd moeten zijn om microbiële biosferen te vinden die hoge niveaus van koolmonoxide bevorderen, "Zei Schwieterman. "Echter, dit zouden zeker geen goede plaatsen zijn voor menselijk of dierlijk leven zoals we dat op aarde kennen."

ter grootte van de aarde, rotsachtige planeten zijn ontdekt in een baan rond de bewoonbare zone van Proxima Centauri en andere soortgelijke sterren, wat betekent dat ze vloeibaar water konden bevatten, een essentieel ingrediënt voor het leven. Dergelijke planeten zijn waarschijnlijk doelen voor verdere karakterisering door de James Webb Space Telescope, gepland voor lancering in maart 2021.

De huidige studie is een onderdeel van een brede inspanning om zich voor te bereiden op deze toekomstige missies door verschillende combinaties van atmosferische gassen te catalogiseren die mogelijk het bewijs zijn van een bewoonde wereld - zogenaamde biosignature-gassen. sommige gassen, zoals koolmonoxide, was eerder voorgesteld als 'antibiosignatures' - bewijs dat een planeet niet bewoond is - indien op afstand detecteerbaar in voldoende overvloed. Maar die aannames gelden alleen in specifieke gevallen.

"Hoewel andere studies fotochemische modellering van exoplaneten hebben gedaan, waaronder koolmonoxide, niemand had zich op zo'n systematische manier gericht op koolmonoxide op aardachtige exoplaneten, " zei Schwieterman. "Nu hebben we een gids om te bepalen welke niveaus van koolmonoxide compatibel zijn met een fotosynthetische biosfeer."