Cornell-astronomen hebben vanaf de vroege aarde het kleurenpalet van de natuur bereikt om een ​​kosmisch "spiekbriefje" te creëren om naar verre werelden te kijken. Door tinten en tinten te correleren, onderzoekers proberen te begrijpen waar ontdekte exoplaneten redelijkerwijs langs hun eigen evolutionaire spectrum kunnen vallen.

"In onze zoektocht om exoplaneten te begrijpen, we gebruiken de vroege aarde en haar biologische mijlpalen in de geschiedenis als een steen van Rosetta, " zei Jack O'Malley-James, een onderzoeksmedewerker bij het Carl Sagan Institute van Cornell.

O'Malley-James is co-auteur van "Expanding the Timeline for Earth's Photosynthetic Red Edge Biosignature" met Lisa Kaltenegger, hoogleraar sterrenkunde en directeur van het Sagan Institute. De krant werd op 9 juli gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"Als een buitenaards wezen kleur had gebruikt om te zien of onze aarde leven had, dat buitenaards wezen heel verschillende kleuren zou zien in de geschiedenis van onze planeet - miljarden jaren teruggaand - toen verschillende levensvormen het aardoppervlak domineerden, ' zei Kaltenegger.

"Astronomen hadden zich voorheen alleen op vegetatie geconcentreerd, maar met een beter kleurenpalet, onderzoekers kunnen nu verder kijken dan een half miljard jaar en tot 2,5 miljard jaar terug in de geschiedenis van de aarde om te matchen als perioden op exoplaneten, " ze zei.

Gedurende de laatste half miljard jaar – ongeveer 10% van de levensduur van onze planeet – chlorofyl, aanwezig in veel bekende vormen van planten zoals bladeren en korstmos, is het belangrijkste onderdeel geweest in de biosignatuur van de aarde. Maar andere flora, zoals cyanobacteriën en algen, veel ouder zijn dan landvegetatie, maar hun chlorofyl-bevattende structuren laten hun eigen veelbetekenende tekens achter op het oppervlak van een planeet.

"Wetenschappers kunnen biosignaturen aan het oppervlak buiten de vegetatie op aardachtige exoplaneten observeren door onze eigen planeet te gebruiken als de sleutel voor waar ze naar moeten zoeken, ' zei O'Malley-James.

"Als we een exoplaneet ontdekken, dit onderzoek geeft ons een veel groter bereik om terug te kijken in de tijd, " zei Kaltenegger. "We verlengen de tijd dat we oppervlaktebiota kunnen vinden van 500 miljoen jaar (wijdverbreide landvegetatie) tot ongeveer 1 miljard jaar geleden met korstmos en tot 2 of 3 miljard jaar geleden met cyanobacteriën."

O'Malley-James en Kaltenegger modelleerden spectra van aardachtige exoplaneten met verschillende oppervlakte-organismen die chlorofyl gebruiken. Scenario's kunnen zijn dat een paar organismen het hele oppervlak van een aardachtige planeet domineren, zoals de fictieve, moerassige wereld van Dagobah, thuis van Yoda in de "Star Wars" -films.

Korstmossen (een symbiotisch schimmel- en fotosynthetisch partnerschap) hebben mogelijk zo'n 1,2 miljard jaar geleden de landmassa's van de aarde gekoloniseerd en zouden de aarde in salie tot mintgroene kleuren hebben geschilderd. Deze dekking zou een "niet-vegetatieve" fotosynthetische rode randsignatuur hebben gegenereerd (het deel van het spectrum dat helpt voorkomen dat planeten door de zon worden verbrand) voordat de biota van de moderne aarde van vandaag het overnam.

O'Malley-James en Kaltenegger zeiden dat cyanobacteriën - zoals oppervlaktealgen - tussen 2 miljard en 3 miljard jaar geleden wijdverspreid kunnen zijn, het produceren van een fotosynthetische rode rand, en kan worden gevonden op andere aardachtige exoplaneten.

Dit onderzoek toont aan dat korstmossen, algen en cyanobacteriën hadden een detecteerbare rode rand aan het oppervlak kunnen bieden voor een jongere aarde, lang voordat landvegetatie 500 miljoen tot 750 miljoen jaar geleden wijdverbreid werd, zei O'Malley-James.

"Dit artikel breidt het gebruik van een fotosynthetische rode randoppervlak bio-functie uit naar eerdere tijden in de geschiedenis van de aarde, " hij zei, "evenals voor een breder scala aan bewoonbare extrasolaire planeetscenario's."