Dodano: 02 sierpień 2018r.

Poszukiwanie życia poza Ziemią. Zidentyfikowano najbardziej obiecujące egzoplanety

Naukowcy zidentyfikowali grupę planet poza naszym Układem Słonecznym, gdzie istnieją takie same chemiczne warunki, które mogły doprowadzić do powstania życia na Ziemi.

 

Naukowcy z University of Cambridge oraz Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (MRC LMB) odkryli, że szanse na rozwój życia na powierzchni skalistej planety, takiej jak Ziemia, są powiązane z typem i natężeniem światła, które emituje gwiazda macierzysta.

W badaniach opublikowanych na łamach „Science Advances” twierdzą oni, że kluczowym czynnikiem odpowiadającym za rozwój życia, może być ilość światła ultrafioletowego (UV) pochodzącego od gwiazdy macierzystej. Światło ultrafioletowe zasila szereg reakcji chemicznych, które wytwarzają cegiełki życia.

Na tej podstawie badacze zidentyfikowali grupę planet pozasłonecznych, które mogły rozwinąć życie w podobny sposób, jak to prawdopodobnie miało miejsce na Ziemi. Promieniowanie UV docierające z gwiazdy macierzystej do tej grupy planet jest wystarczające, aby umożliwić zajście tych reakcji chemicznych. Planety te znajdują się także w tzw. ekosferze – strefie wokół gwiazdy, gdzie panują warunki odpowiednie do utrzymania na powierzchni wody w stanie ciekłym.

 

- Życie, jakie znamy, wymaga różnych struktur molekularnych, które pełnią różne funkcje w komórkach. Należą do nich DNA, RNA, białka i błony komórkowe, które składają się ze względnie prostego budulca - lipidów, nukleotydów i aminokwasów. Przez długi czas było tajemnicą, skąd pochodzą te cegiełki życia, ale ostatnio to wyjaśniono – powiedział Paul Rimmer z University of Cambridge, główny autor publikacji. - Na przykład promienie UV padające na cyjanowodór w wodzie, wraz z ujemnie naładowanym jonem, na przykład kwasu siarkowego, prowadzi do cukrów prostych – wyjaśnił Rimmer.

W odpowiednich warunkach cyjanowodór, który w dużych ilościach znajduje się w dyskach protoplanetarnych może tworzyć duże stężenia wielu cegiełek życia. Ale do tego potrzeba dostatecznie dużo światła UV. Wykazały to eksperymenty przeprowadzone w 2015 roku. Emitując promieniowanie ultrafioletowe na cyjanowodorze naukowcy doprowadzili do wytworzenia lipidów, aminokwasów i nukleotydów, z których wszystkie są składowymi żywych komórek. Gdy nie dostarczyli wystarczającej ilości światła UV, reakcja ta nie nastąpiła.

Badaniami tymi kierował profesor John Sutherland z MRC LMB. W pracy opublikowanej w 2015 roku w „Nature Chemistry”, stwierdził on, że ​​cyjanek, chociaż jest trucizną, był w rzeczywistości kluczowym składnikiem pierwotnej zupy, z której pochodzi całe życie na Ziemi. W tej hipotezie węgiel z meteorytów uderzających w młodą Ziemię oddziaływał z azotem w atmosferze, tworząc cyjanowodór, który opadał na powierzchnię, gdzie wchodził w reakcję z innymi pierwiastkami przy udziale promieni UV.

Rimmer i jego zespół wykorzystali to jako podstawę swoich badań. Porównali ilość światła UV użytego w eksperymencie z 2015 roku do światła emitowanego przez gwiazdy, wokół których krążą znane nam egzoplanety znajdujące się w ekosferze.

- To pozwoliło nam wytypować najlepsze miejsca do poszukiwania życia pozaziemskiego. Przybliża nas to nieco do odpowiedzi na pytanie, czy jesteśmy sami we wszechświecie? – ocenił Rimmer.

Obie grupy naukowców połączyły siły i przeprowadziły serię eksperymentów laboratoryjnych, aby zmierzyć, jak szybko pod wpływem promieni UV mogą powstawać cegiełki życia. – Procesy chemiczne zachodzą także w ciemności, ale są one znacznie wolniejsze – przyznał Didier Queloz z Cavendish Laboratory.

W tym samym eksperymencie przeprowadzonym w ciemności z cyjanowodorem i kwasem siarkowym uzyskano obojętny związek, którego nie można było wykorzystać do budowania podstawowych elementów życia. Eksperyment przeprowadzony przy udziale promieni UV spowodował powstanie niezbędnych cegiełek życia.

W kolejnym kroku naukowcy przeanalizowali ilość promieni UV emitowaną przez różne gwiazdy i obliczyli ilość tych promieni dostępnych dla każdej znanej nam egzoplanety. To dało obraz, gdzie takie reakcje chemiczne mogą zostać aktywowane. Badacze nazwali to strefą abiogenezy.

W trakcie pracy naukowcy zaobserwowali, że ekosfera oraz strefa abiogenezy nie zawsze się pokrywają. Na Ziemi znajdujemy się w idealnym miejscu na orbicie wokół odpowiedniego rodzaju gwiazdy. Badacze odkryli też, że to gwiazdy, które mają taką samą temperaturę jak nasze Słońce, wytwarzają odpowiednią ilość światła UV. Chłodniejsze gwiazdy nie wytwarzają wystarczającej ilości światła UV, aby aktywować wspomniane wcześniej procesy - chyba że dochodzi na nich do częstych rozbłysków słonecznych, choć te, jak już wiemy, mogą być również katastrofalne dla życia.

Wśród znanych nam egzoplanet, które rezydują w strefie abiogenezy, znajduje się kilka planet wykrytych przez Kosmiczny Teleskop Keplera. To m.in. egzoplaneta Kepler 452b, która została nazwana „kuzynką Ziemi”, jednak jest za daleko od nas, by można ją zbadać za pomocą dostępnej nam obecnie technologii. Z kolei Ross 128b może być jałowym światem, choć uznawany był dotąd za niezwykle obiecujące miejsce poszukiwań życia.

- Niestety nie wiemy, jak prawdopodobne jest powstanie życia, bo znamy tylko jeden przykład, dlatego warto szukać pozaziemskiego życia w miejscach najbardziej przypominających naszą planetę. Istnieje ważna różnica między tym, co konieczne, a tym, co wystarczające. Cegiełki życia są konieczne, ale mogą być niewystarczające. Być może mogą one występować przez miliardy lat i nic się nie stanie. Mimo to warto spojrzeć na miejsca, gdzie istnieją niezbędne warunki – podkreślił Rimmer.

Według najnowszych szacunków w obserwowalnym Wszechświecie jest aż 700 milionów bilionów planet skalistych. – Warunki sprzyjające powstaniu życia to nie wszystko. Wciąż nie wiemy, jak prawdopodobne jest powstanie życia, nawet biorąc pod uwagę sprzyjające okoliczności. Jeśli jest to naprawdę mało prawdopodobne, to możemy być sami, ale jeśli nie, możemy mieć towarzystwo – powiedział Sutherland.

 

Źródło: The Conversation, University of Cambridge