Dalam usaha mereka untuk menemukan bukti kehidupan di luar Sistem Suria kita, para saintis terpaksa mengambil pendekatan yang dikenal sebagai "buah gantung rendah". Pada dasarnya, ini ditentukan untuk menentukan apakah planet dapat "berpotensi untuk didiami" berdasarkan apakah mereka akan cukup hangat atau tidak untuk memiliki air cair di permukaannya dan atmosfer yang padat dengan cukup oksigen.
Ini adalah konsekuensi dari fakta bahawa kaedah yang ada untuk memeriksa planet-planet yang jauh sebagian besar tidak langsung dan bahawa Bumi hanya satu planet yang kita tahu yang mampu menyokong kehidupan. Tetapi bagaimana jika planet yang mempunyai banyak oksigen tidak dijamin dapat menghasilkan kehidupan? Menurut kajian baru oleh pasukan dari Universiti Johns Hopkins, ini mungkin berlaku.
Penemuan ini diterbitkan dalam sebuah kajian yang bertajuk "Gas Phase Chemistry of Cool Exoplanet Atmospheres: Insight from Laboratory Simulations", yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Bumi dan Angkasa ACS Kimia. Demi kajian mereka, pasukan mensimulasikan atmosfer planet-planet ekstra-suria di persekitaran makmal untuk menunjukkan bahawa oksigen tidak semestinya menjadi tanda kehidupan.
Di Bumi, gas oksigen membentuk sekitar 21% atmosfera dan muncul sebagai hasil fotosintesis, yang memuncak dalam Peristiwa Oksigenasi Besar (kira-kira 2,45 bilion tahun yang lalu). Acara ini secara drastik mengubah komposisi atmosfer Bumi, bermula dari satu yang terdiri daripada nitrogen, karbon dioksida dan gas lengai ke campuran nitrogen-oksigen yang kita kenal sekarang.
Oleh kerana pentingnya peningkatan bentuk kehidupan yang kompleks di Bumi, gas oksigen dianggap sebagai salah satu biosignature paling penting ketika mencari kemungkinan petunjuk kehidupan di luar Bumi. Lagipun, gas oksigen adalah hasil organisma fotosintetik (seperti bakteria dan tumbuhan) dan dimakan oleh haiwan kompleks seperti serangga dan mamalia.
Tetapi ketika sampai ke sana, ada banyak yang tidak diketahui oleh para saintis mengenai bagaimana sumber tenaga yang berlainan memulakan tindak balas kimia dan bagaimana reaksi tersebut dapat mewujudkan biosignature seperti oksigen. Walaupun para penyelidik telah menjalankan model fotokimia pada komputer untuk meramalkan apa yang dapat dibuat atmosfera eksoplanet, simulasi sebenar di persekitaran makmal kurang.
Pasukan penyelidik melakukan simulasi mereka menggunakan ruang Planetary HAZE (PHAZER) yang direka khas di makmal Sarah Hörst, seorang penolong profesor sains Bumi dan planet di JHU dan salah satu penulis prinsip di atas kertas. Para penyelidik memulakan dengan membuat sembilan campuran gas yang berbeza untuk mensimulasikan atmosfera eksoplanet.
Campuran ini sesuai dengan ramalan yang dibuat mengenai dua jenis eksoplanet yang paling biasa di galaksi kita - Super-Earths dan mini-Neptunus. Selaras dengan ramalan ini, setiap campuran terdiri daripada karbon dioksida, air, ammonia dan metana, dan kemudian dipanaskan hingga suhu antara 27 hingga 370 ° C (80 hingga 700 ° F).
Pasukan kemudian menyuntikkan setiap campuran ke dalam ruang PHAZER dan mendedahkannya kepada salah satu daripada dua bentuk tenaga yang diketahui mencetuskan reaksi kimia di atmosfer - plasma dari arus bolak-balik dan sinar ultraviolet. Manakala aktiviti simulasi elektrik terdahulu seperti kilat atau zarah bertenaga, cahaya UV yang disimulasikan dari Matahari - pemacu utama tindak balas kimia di Sistem Suria.
Setelah menjalankan eksperimen secara berterusan selama tiga hari, yang sesuai dengan berapa lama gas atmosfera akan terdedah kepada sumber tenaga di ruang angkasa, para penyelidik mengukur dan mengenal pasti molekul yang dihasilkan dengan spektrometer massa. Apa yang mereka dapati ialah dalam pelbagai senario, molekul oksigen dan organik dihasilkan. Ini termasuk formaldehid dan hidrogen sianida, yang dapat menyebabkan pengeluaran asam amino dan gula.
Ringkasnya, pasukan dapat menunjukkan bahawa gas oksigen dan bahan mentah dari mana kehidupan dapat dihasilkan dapat dihasilkan melalui reaksi kimia sederhana. Sebagai Chao He, pengarang utama kajian ini, menjelaskan:
"Orang-orang dulu menunjukkan bahawa oksigen dan organik yang ada bersama menunjukkan kehidupan, tetapi kami menghasilkannya secara abiotik dalam beberapa simulasi. Ini menunjukkan bahawa walaupun kehadiran bersama biosignature yang diterima umum boleh menjadi positif palsu bagi kehidupan. ”
Kajian ini boleh memberi implikasi yang besar ketika mencari kehidupan di luar Sistem Suria kita. Pada masa akan datang, teleskop generasi akan datang memberi kita kemampuan untuk membayangkan eksoplanet secara langsung dan mendapatkan spektrum dari atmosferanya. Apabila itu berlaku, kehadiran oksigen mungkin perlu dipertimbangkan semula sebagai tanda yang berpotensi untuk didiami. Nasib baik, masih ada banyak potensi biosignature yang perlu dicari!
