Astrônomos procuraram as atmosferas de mundos alienígenas para gases que podem ser produzidos pela vida não pode contar com a detecção de apenas um tipo, tais como oxigênio, ozônio ou metano, pois em alguns casos, esses gases podem ser produzidos não biologicamente, de acordo a extensas simulações por pesquisadores em Planetary Laboratory Virtual do Instituto de Astrobiologia da NASA.
À esquerda da imagem acima: Ozono moléculas na atmosfera de um planeta pode indicar atividade biológica, mas o ozônio, dióxido de carbono e monóxido de carbono - sem metano, é provável que um falso positivo. Direita: O ozônio, oxigênio, dióxido de carbono e metano - sem monóxido de carbono, indicam uma possível verdade positiva.
Os pesquisadores cuidadosamente simulada a química da atmosfera de mundos alienígenas desprovido de vida milhares de vezes ao longo de um período de mais de quatro anos, variando as composições atmosféricas e tipos de estrelas. "Quando nós corremos estes cálculos, descobrimos que, em alguns casos, houve uma quantidade significativa de ozônio que construiu na atmosfera, apesar de não haver qualquer oxigênio flui para a atmosfera", disse Shawn Domagal-Goldman de Vôo Espacial Goddard da NASA center em Greenbelt, Maryland. "Isto tem implicações importantes para o nosso futuro planeja para procurar vida fora da Terra."
O metano é um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogénio. Na Terra, muito do que é produzido biologicamente (vacas flatulento são um exemplo clássico), mas também pode ser feita inorganically; por exemplo, vulcões no fundo do oceano, podem libertar o gás depois de ser produzida por meio de reacções de rochas com água do mar.
Ozônio e oxigênio foram previamente pensado para ser bioassinaturas mais fortes por conta própria. O ozônio é três átomos de oxigênio, ligados. Na Terra, ela é produzida quando o oxigênio molecular (dois átomos de oxigênio) e oxigênio atômico (um único átomo de oxigénio) se combinam, após o oxigênio atômico é criado por outras reações alimentados por luz solar ou raios. A vida é a principal fonte de oxigênio molecular em nosso planeta, como o gás é produzido pela fotossíntese nas plantas e, organismos unicelulares microscópicos.
Porque a vida domina a produção de oxigênio e oxigênio é necessário para o ozono, os gases foram pensados para ser bioassinaturas relativamente fortes. Mas, este estudo demonstrou que tanto o oxigénio molecular e ozono podem ser feitas sem vida quando a luz ultravioleta se rompe o dióxido de carbono (um átomo de carbono ligado a dois átomos de oxigénio). Sua pesquisa sugere que este processo não-biológico pode criar ozono suficiente para que seja detectável através do espaço, de modo a detecção de ozônio, por si só não seria um sinal definitivo de vida.
"No entanto, nossa pesquisa reforça o argumento de que o metano e oxigênio em conjunto, ou metano e ozônio juntos, ainda são fortes assinaturas de vida", disse Domagal-Goldman. "Nós tentamos muito, muito duro para fazer sinais de falso-positivos para a vida, e nós encontramos alguns, mas apenas para o oxigênio, ozônio, metano ou por si mesmos." Domagal-Goldman e Antígona Segura da Universidad Nacional Autónoma de México na Cidade do México são autores de um artigo sobre esta pesquisa, juntamente com o astrônomo Victoria Meadows, geólogo Mark Claire e Tyler Robison, um perito em que a Terra seria parecido como um planeta extra-solar. O estudo foi publicado no Astrophysical Journal 10 de setembro, e está disponível online.
Metano e oxigênio moléculas juntas são um sinal confiável da atividade biológica porque o metano não dura muito tempo em uma atmosfera contendo moléculas portadoras de oxigênio. "É como estudantes universitários e pizza", diz Domagal-Goldman. "Se você vê pizza em um quarto, e há também estudantes universitários no quarto, as chances são a pizza foi recentemente entregue, porque os alunos vão rapidamente comer a pizza. O mesmo vale para o metano e oxigênio. Se ambos são vistos juntos em uma atmosfera, o metano foi recentemente entregue porque o oxigénio irá ser parte de uma rede de reacções que consomem o metano. sabe o metano está a ser reabastecido. a melhor maneira de repor metano na presença de oxigénio é com a vida. o oposto é verdade, também. para manter o oxigênio em torno de uma atmosfera que tem um monte de metano, você tem que repor o oxigênio, ea melhor maneira de fazer isso é com a vida. "
Os cientistas usaram modelos de computador para simular a química da atmosfera em planetas fora do nosso sistema solar (exoplanetas) antes, e a equipe usou um modelo semelhante em sua pesquisa. No entanto, os pesquisadores também desenvolveram um programa para calcular automaticamente os cálculos milhares de vezes, para que eles pudessem ver os resultados com uma ampla gama de composições atmosféricas e tipos de estrelas.
Ao fazer essas simulações, a equipe fez com que eles equilibrou as reações que poderiam colocar as moléculas de oxigênio na atmosfera com as reações que pode removê-los da atmosfera. Por exemplo, o oxigénio pode reagir com o ferro sobre a superfície de um planeta para fazer os óxidos de ferro; isso é o que dá mais de Red Rocks sua cor. Um processo semelhante coloriu a poeira em Marte, dando ao planeta vermelho a sua tonalidade distinta. Calculando a aparência de uma atmosfera equilibrada é importante porque este equilíbrio permitiria a atmosfera para persistir durante escalas de tempo geológicas. Dado que vidas planetárias são medidos em bilhões de anos, é improvável que os astrônomos acontece por acaso para ser observar um planeta durante um surto temporário de oxigênio ou metano durando apenas milhares ou mesmo milhões de anos.
Era importante fazer os cálculos para uma grande variedade de casos, porque a produção não-biológica de oxigénio é sujeita tanto o ambiente atmosférico e estelar do planeta. Se houver uma grande quantidade de gases que consome oxigénio, tal como o metano ou de hidrogénio, então qualquer oxigénio ou ozono produzido será destruído na atmosfera. No entanto, se a quantidade de gases de consumo de oxigênio é muito pequeno, o oxigênio eo ozônio pode ficar por aqui por um tempo. Da mesma forma, a produção e destruição de oxigênio, ozônio, metano e é impulsionado por reações químicas alimentados por luz, fazendo com que o tipo de estrela importante considerar também. Diferentes tipos de estrelas produzem a maioria de sua luz em cores específicas. Por exemplo, estrelas maciças, quentes ou estrelas com atividade explosiva frequente produzir mais luz ultravioleta.
"Se houver mais luz ultravioleta atingindo a atmosfera, ele irá conduzir essas reações fotoquímicas de forma mais eficiente", disse Domagal-Goldman. "Mais especificamente, diferentes cores (ou comprimentos de onda) de luz ultravioleta pode afectar a produção e a destruição de ozono e oxigénio de diferentes maneiras."
Os astrônomos detectar moléculas em atmosferas de exoplanetas medindo as cores da luz da estrela do exoplaneta orbita. Como esta luz passa através da atmosfera do exoplaneta, parte dela é absorvida pelas moléculas atmosféricas. Diferentes moléculas absorvem diferentes cores de luz, por isso os astrônomos usam essas características de absorção como "assinaturas" únicas do tipo e quantidade de moléculas presentes.
"Um dos principais desafios na identificação de assinaturas de vida é distinguir entre os produtos de vida e os compostos gerados por processos geológicos ou reações químicas na atmosfera. Para isso, precisamos entender não só como a vida pode mudar um planeta, mas como os planetas se trabalhar e as características das estrelas que hospedam esses mundos ", disse Segura.
A equipe pretende usar esta pesquisa para fazer recomendações sobre os requisitos para futuros telescópios espaciais projetadas para procurar atmosferas de exoplanetas em busca de sinais de vida extraterrestre.
"O contexto é fundamental - não podemos simplesmente olhar para o oxigênio, ozônio, metano ou sozinho", diz Domagal-Goldman. "Para confirmar a vida está fazendo oxigênio ou ozônio, o que você precisa para expandir sua faixa de comprimento de onda para incluir características de absorção de metano. Idealmente, você também iria medir outros gases como o dióxido de carbono e monóxido de carbono [uma molécula com um átomo de carbono e um átomo de oxigênio] . Então, estamos pensando com muito cuidado sobre os problemas que poderiam tropeçar nos levantar e dar um sinal de falso-positivo, ea boa notícia é que, identificando-os, podemos criar um bom caminho para evitar os problemas de falsos positivos podem causar. agora saber que medidas precisamos fazer. O próximo passo é descobrir o que é preciso para construir e como construí-lo. "
A pesquisa foi financiada em parte pelo do Instituto de Astrobiologia da NASA (NAI) Virtual Planetary Laboratory (VPL). O NAI é administrado pelo Centro de Pesquisa Ames da NASA em Mountain View, Califórnia, e financiado como parte do Programa de Astrobiologia da NASA na sede da NASA, Washington. O VPL é baseado na Universidade de Washington, e é composto por pesquisadores de 20 instituições que trabalham para entender como observações e estudos de modelagem telescópica pode determinar se exoplanetas são capazes de sustentar a vida, ou teve vida no passado. Suporte adicional para a pesquisa foi fornecido pelo Programa de Pós-Doutorado NASA, gerido pela Oak Ridge Associated Universities.
A equipe representou uma colaboração internacional que inclui pesquisadores da NASA Goddard, da NASA Ames, o NAI / VPL, o Instituto de Ciências Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, México; da Universidade de St. Andrews, St. Andrews, na Escócia; e da Universidade de Washington, Seattle.
The Daily Galaxy via http://astrobiology.nasa.gov/
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