Wetenschappers moeten misschien hun schattingen heroverwegen voor hoeveel planeten buiten ons zonnestelsel een rijke diversiteit aan leven kunnen herbergen.

In een nieuwe studie, een door UC Riverside geleid team ontdekte dat een opeenhoping van giftige gassen in de atmosfeer van de meeste planeten ze ongeschikt maakt voor het complexe leven zoals wij dat kennen.

traditioneel, veel van de zoektocht naar buitenaards leven was gericht op wat wetenschappers de "bewoonbare zone, " gedefinieerd als het bereik van afstanden van een ster die warm genoeg is om vloeibaar water op het oppervlak van een planeet te laten bestaan. Die beschrijving werkt voor basis, eencellige microben, maar niet voor complexe wezens zoals dieren, die alles omvatten, van eenvoudige sponzen tot mensen.

Het werk van het team, vandaag gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift , toont aan dat rekening houden met voorspelde niveaus van bepaalde giftige gassen de veilige zone voor complex leven met minstens de helft verkleint - en in sommige gevallen zelfs helemaal wegneemt.

"Dit is de eerste keer dat de fysiologische grenzen van het leven op aarde zijn overwogen om de verspreiding van complex leven elders in het universum te voorspellen, " zei Timothy Lyons, een van de co-auteurs van de studie, een vooraanstaande professor in de biogeochemie in de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van UCR, en directeur van het Alternative Earths Astrobiology Center, die het project sponsorde.

"Stel je een 'bewoonbare zone voor complex leven' voor, gedefinieerd als een veilige zone waar het aannemelijk zou zijn om rijke ecosystemen te ondersteunen zoals we die vandaag op aarde vinden, Lyons uitgelegd. "Onze resultaten geven aan dat complexe ecosystemen zoals de onze niet kunnen bestaan ​​in de meeste regio's van de bewoonbare zone zoals traditioneel gedefinieerd."

Met behulp van computermodellen om atmosferisch klimaat en fotochemie op verschillende planeten te bestuderen, het team beschouwde eerst kooldioxide. Elke duiker weet dat te veel van dit gas in het lichaam dodelijk kan zijn. Maar planeten die te ver van hun gastster verwijderd zijn, hebben koolstofdioxide nodig - een krachtig broeikasgas - om de temperatuur boven het vriespunt te houden. Aarde inbegrepen.

"Om vloeibaar water aan de buitenrand van de conventionele bewoonbare zone in stand te houden, een planeet zou tienduizenden keren meer koolstofdioxide nodig hebben dan de aarde vandaag heeft, " zei Edward Schwieterman, de hoofdauteur van de studie en een NASA Postdoctoral Program-collega die samenwerkt met Lyons. "Dat is veel meer dan de niveaus waarvan bekend is dat ze giftig zijn voor het leven van mensen en dieren op aarde."

De nieuwe studie concludeert dat de toxiciteit van kooldioxide alleen het eenvoudige dierenleven beperkt tot niet meer dan de helft van de traditionele bewoonbare zone. Voor mensen en andere dieren van hogere orde, die gevoeliger zijn, de veilige zone krimpt tot minder dan een derde van dat gebied.

Wat is meer, er bestaat helemaal geen veilige zone voor bepaalde sterren, waaronder twee van de meest nabije buren van de zon, Proxima Centauri en TRAPPIST-1. Het type en de intensiteit van de ultraviolette straling die deze koelere, dimmersterren uitstoten kunnen leiden tot hoge concentraties koolmonoxide, nog een dodelijk gas. Koolmonoxide bindt zich aan hemoglobine in dierlijk bloed - de verbinding die zuurstof door het lichaam transporteert. Zelfs kleine hoeveelheden ervan kunnen de dood van lichaamscellen veroorzaken door zuurstofgebrek.

Koolmonoxide kan zich op aarde niet ophopen omdat onze heter, fellere zon veroorzaakt chemische reacties in de atmosfeer die deze snel vernietigen. Hoewel het team onlangs concludeerde dat microbiële biosferen mogelijk kunnen gedijen op een planeet met een overvloed aan koolmonoxide, Schwieterman benadrukte dat "dit zeker geen goede plaatsen zouden zijn voor menselijk of dierlijk leven zoals we dat op aarde kennen."

Wetenschappers hebben bijna 4 bevestigd, 000 planeten die om andere sterren dan de zon draaien, maar geen van hen zal persoonlijk kunnen worden bezocht. Ze zijn gewoon te ver weg. Het dichtstbijzijnde is Proxima Centauri b, die 54 zou kosten, 400 jaar voor het huidige ruimtevaartuig om te bereiken. Het gebruik van telescopen om de hoeveelheden van bepaalde gassen in hun atmosfeer te detecteren, is een van de weinige manieren om deze zogenaamde exoplaneten te bestuderen.

"Onze ontdekkingen bieden een manier om te beslissen welke van deze ontelbare planeten we in meer detail moeten observeren, " zei Christopher Reinhard, een voormalige UCR-afgestudeerde student nu een assistent-professor aan het Georgia Institute of Technology, co-auteur van deze studie, en co-leider van het Alternative Earths-team. "We zouden anders bewoonbare planeten kunnen identificeren met kooldioxide- of koolmonoxideniveaus die waarschijnlijk te hoog zijn om complex leven te ondersteunen."

Bevindingen uit het eerdere werk van het team informeren nu al over ruimtemissies van de volgende generatie, zoals NASA's voorgestelde Habitable Exoplanet Observatory. Bijvoorbeeld, omdat zuurstof essentieel is voor het complexe leven op aarde en op afstand kan worden gedetecteerd, het team heeft onderzocht hoe vaak het voorkomt in de atmosferen van verschillende planeten.

Anders dan de aarde, geen enkele planeet in ons zonnestelsel herbergt leven dat van een afstand kan worden gekarakteriseerd. Als er elders in het zonnestelsel leven bestaat, Schwieterman legde uit, het is diep onder een rotsachtig of ijzig oppervlak. Dus, exoplaneten kunnen onze beste hoop zijn om bewoonbare werelden te vinden die meer op de onze lijken.

"Ik denk dat laten zien hoe zeldzaam en speciaal onze planeet is, alleen maar de reden om haar te beschermen verbetert, ' zei Schwieterman. 'Voor zover we weten, De aarde is de enige planeet in het universum die menselijk leven kan ondersteunen."