Ze zeggen dat variatie het kruid van het leven is, en nu suggereren nieuwe ontdekkingen van Johns Hopkins-onderzoekers dat een bepaalde elementaire 'variëteit' - zwavel - inderdaad een 'kruid' is dat misschien op tekenen van leven kan wijzen.

Deze bevindingen van de laboratoriumsimulaties van de onderzoekers laten zien dat zwavel een aanzienlijke invloed kan hebben op waarnemingen van verre planeten buiten het zonnestelsel; de resultaten hebben implicaties voor het gebruik van zwavel als teken voor buitenaards leven, evenals van invloed zijn op hoe onderzoekers gegevens over planetaire atmosferen moeten interpreteren.

Een rapport van de bevindingen werd vandaag gepubliceerd in Natuurastronomie .

"We ontdekten dat slechts een kleine aanwezigheid van zwavel in de atmosfeer, minder dan 2%, kan grote gevolgen hebben voor wat, en hoeveel, neveldeeltjes worden gevormd, " zegt Chao He, een assistent-onderzoeker bij de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen aan de Johns Hopkins University en de eerste auteur van de studie.

"Dit verandert volledig waar wetenschappers naar moeten zoeken en verwachten wanneer ze atmosferen op planeten buiten ons zonnestelsel onderzoeken."

Hoewel wetenschappers al weten dat zwavelgassen de fotochemie van veel planeten in het zonnestelsel, zoals de aarde, beïnvloeden, Venus en Jupiter, er is niet veel bekend over de rol van zwavel in de atmosfeer van planeten buiten het zonnestelsel, of exoplaneten.

Vanwege zijn rol als essentieel element voor het leven op aarde - uitgestoten door planten en bacteriën, en gevonden in verschillende aminozuren en enzymen - wetenschappers stellen voor om zwavelproducten te gebruiken om naar leven buiten de aarde te zoeken. Begrijpen of zwavel bestaat en hoe het deze atmosferen beïnvloedt, kan wetenschappers helpen bepalen of zwavelgassen kunnen worden gebruikt als een bron voor het ontstaan ​​van leven, zegt Hij.

Onderzoekers hebben weinig studies uitgevoerd die planetaire atmosferen simuleren met zwavel in het laboratorium vanwege de hoge reactiviteit en de moeilijkheid om op te ruimen zodra een experiment is voltooid. zegt Hij. In feite, zwavel is zo reactief dat het zelfs zou hebben gereageerd met de experimentele opstelling zelf, dus moest het onderzoeksteam hun apparatuur upgraden om zwavel goed te verdragen. Voor zover Hij weet, er zijn slechts drie andere onderzoeken die zwavelchemie in het laboratorium simuleerden, en die moesten zijn rol in de atmosfeer van de aarde begrijpen; dit is de eerste simulatie die in een laboratorium is uitgevoerd om zwavel in atmosferen van exoplaneten te bestuderen.

Chao en collega's voerden twee reeksen experimenten uit met koolstofdioxide, koolmonoxide, stikstof, waterstof, water en helium als richtlijn voor hun initiële gasmengsels. Eén experiment bevatte 1,6% zwavel in de mix en de andere niet. Het onderzoeksteam voerde de simulatie-experimenten uit in een speciaal ontworpen Planetary HAZE (PHAZER) kamer in het lab van Sarah Hörst, assistent-professor Aard- en Planetaire Wetenschappen en tweede auteur op het papier.

Eenmaal in de kamer, het team stelde de gasmengsels bloot aan een van de twee energiebronnen:
plasma van een wisselstroomglimontlading of licht van een ultraviolette lamp. Plasma, een energiebron sterker dan UV-licht, kan elektrische activiteiten zoals bliksem en/of energetische deeltjes simuleren, en UV-licht is de belangrijkste aanjager van chemische reacties in planetaire atmosferen zoals die op aarde, Saturnus en Pluto.

Na analyse op gevormde vaste deeltjes en gasproducten, Hij en collega's ontdekten dat het mengsel met zwavel drie keer meer neveldeeltjes bevatte, of vaste deeltjes gesuspendeerd in gas.

Chao's team ontdekte dat de meeste van deze deeltjes organische zwavelproducten waren in plaats van zwavelzuur of octazwavel. waarvan onderzoekers eerder dachten dat ze de meerderheid van de zwaveldeeltjes op exoplaneten zouden vormen.

"Deze nieuwe informatie betekent dat als je de atmosfeer van een exoplaneet probeert te observeren en zijn spectra analyseert, wanneer u eerder andere producten verwachtte te zien, je zou nu in plaats daarvan deze organische zwavelproducten moeten verwachten. Of, minstens, je moet weten dat het niet ongebruikelijk zou zijn dat ze daar zijn. Dit zou de verklaring en interpretatie van onderzoekers van de spectra die ze zien veranderen, "zegt Hij.

evenzo, de bevindingen zouden onderzoekers ertoe moeten aanzetten meer neveldeeltjes te verwachten als ze exoplaneetatmosferen met zwavel observeren, aangezien slechts een klein beetje zwavel de nevelproductie met drie verhoogt. Opnieuw, dit zou de manier waarop onderzoekers hun bevindingen interpreteren veranderen en zou van cruciaal belang kunnen zijn voor toekomstige observatie van exoplaneten.

De laatste belangrijke implicatie van zijn bevindingen, Hij zegt, is ze aandringen op een verhoogd bewustzijn dat veel zwavelproducten in het laboratorium kunnen worden geproduceerd, bij afwezigheid van leven, dus wetenschappers moeten voorzichtig zijn en fotochemisch geproduceerde zwavel uitsluiten voordat ze de aanwezigheid van zwavel als een teken voor leven suggereren.